画像化ジオメトリ
複数の処置角度の範囲から、画像化システム又は放射線処置を妨害することなく放射線処置を実施することができるよう、患者を放射線処置システム内の複数の位置で立体的に画像化するためのシステム及び方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に画像案内放射線処置システムに関し、詳細には放射線処置を導くための画像化システムのジオメトリに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療や放射線処置法は、外部放射線ビームを使用して、周囲の組織と解剖学的に危険な構造（たとえば脊髄）の被曝を最小にしながら、処方線量の放射線（たとえばＸ線又はガンマ線）を病理組織に投射し、病理組織（たとえば腫瘍、病変、血管奇形、神経障害など）を処置するための放射線処置システムである。放射線治療や放射線手術は、いずれも、病理組織が壊死し、健康な組織と危険な構造が残るように設計されている。放射線治療は、処置毎の放射線量が少なく、かつ、多数回にわたる処置（たとえば３０日ないし４５日の処置）を特徴としている。放射線治療は、１回の処置又は多くても数回の処置における放射線量が比較的多いことを特徴としている。放射線治療、放射線手術のいずれの治療でも、複数の角度から病理組織に放射線量が投射される。個々の放射線ビームの角度が異なるため、病理組織が占めているターゲット領域を個々のビームが通過するが、個々のビームがターゲット領域に至るまでの間に通過する健康な組織の領域、及び個々のビームがターゲット領域を通過した後に通過する健康な組織の領域は、ビーム毎にそれぞれ異なっている。したがってターゲット領域の放射線量は、個々の放射線量が累積して多くなり、健康な組織と危険な構造に対する平均放射線量は少ない。
【０００３】
フレーム・ベース放射線治療や放射線手術の処置システムには、診断と処置計画立案のための前処置画像化（たとえばＣＴスキャンあるいはＭＲＩ又はＰＥＴなどの他の三次元画像化モダリティを使用した画像化）の間、また、前処置画像化に続く放射線処置の間、患者を固定するための堅いな侵襲性定位固定フレームが使用されている。これらのシステムは、堅いフレームを、ターゲット領域に固定した空間関係を有する骨性構造に取り付けなければならないため、頭蓋内の処置に限定されており、頭骨と脳がその基準を満足する唯一の解剖学的形状である。
【０００４】
あるタイプのフレーム・ベース放射線治療システムでは、分散させた放射線源（たとえばコバルト６０ガンマ線源）を使用して、ビーム形成アセンブリ内の孔を介して同時放射線ビームの概ね半球状の分布を生成させる。これらの放射線ビームの軸は、一定の角度をなして一点（処置アイソセンタ）で交差し、これらのビームが相俟って、強度の大きい放射線の概ね球面状の軌跡を形成している。分散放射線源には厳重な遮蔽が必要であり、そのため、装置が重く、また、装置を動かすことができない。したがって、システムは単一の処置アイソセンタに限定されている。
【０００５】
強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：intensity modulated radiation therapy）として知られている他のタイプのフレーム・ベースの放射線治療システムでは、放射線処置源は、固定回転平面内で患者の周りを回転するガントリ構造の中に取り付けられたｘ線ビーム・デバイス（たとえば線形加速器）である。ＩＭＲＴは、マルチ・リーフ・コリメータ（ビームの一部を遮断する）又は補償器ブロック（ビームの一部を減衰させる）を使用して、患者の周りを移動する際に放射線ビームの断面強度を適合させる能力に関連している。個々のビームの軸は、ターゲット領域に線量分布を引き渡すべく、回転の中心（処置アイソセンタ）で交差している。ガントリーの回転の中心は移動しないため、このタイプのシステムも同じく単一の処置アイソセンタに限定されている。
【０００６】
画像案内による放射線治療システムや放射線手術システム（共に画像案内放射線処置（ＩＧＲＴ(image-guided radiation treatment）システムである）は、前処置画像化段階と処置実施段階（処置中の段階）との間における患者の位置の変化を追跡することによって侵襲性フレーム固定の必要性を除去している。この修正は、処置実施段階の間、実時間で立体Ｘ線画像を取得し、かつ、取得した画像を、前処置ＣＡＴスキャンから得られる、ディジタル再構成Ｘ線写真（ＤＲＲ:digitally reconstructed radiogram）として知られている基準画像を使用して位置合せすることによって達成されている。ＤＲＲは、ＣＡＴスキャン・スライスからのデータを組合せ、かつ、実時間画像化システムのジオメトリを近似するスライスを介して二次元（２−Ｄ）投影を計算することによって生成される合成Ｘ線である。
【０００７】
ガントリー・ベースＩＧＲＴシステムは、ＬＩＮＡＣの回転平面（ＬＩＮＡＣからたとえば９０度オフセットしている）に配置され、ＬＩＮＡＣと共に回転する処置システムに画像化ｘ線源と検出器を追加したものである。画像化ｘ線ビームは、処置ビームとして同じアイソセンタを通過するため、画像化アイソセンタと処置アイソセンタは一致しており、また、画像化アイソセンタと処置アイソセンタは、いずれも空間に固定されている。
【０００８】
図１は、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州在所のＡｃｃｕｒａｙ社が製造しているＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍなどの画像案内ロボット・ベース放射線処置システム１００の構成を示したものである。このシステムでは、処置ｘ線ビームの軌道は、画像化ｘ線ビームの位置に無関係である。図１では、放射線処置源はＬＩＮＡＣ１０１である。ＬＩＮＡＣ１０１は、患者の周囲の手術部位における多くの平面内で様々な角度から送られたビームが、病理組織（ターゲット領域又はターゲット部位）を照射するようにＬＩＮＡＣ１０１を配置するために、複数の自由度（たとえば５自由度以上）を有するロボット・アーム１０２の端部に取り付けられている。処置には、場合によっては単一のアイソセンタ又は複数のアイソセンタを有するビーム経路が必要であり、あるいは非アイソセンタのアプローチを有するビーム経路（つまりビームが病理ターゲット部位を通過しさえすればよく、必ずしもターゲット内の単一点すなわちアイソセンタに収束する必要のない経路）が必要である。
【０００９】
図１では、画像化システムは、Ｘ線源１０３Ａ、１０３Ｂ及びＸ線検出器（イメージャ）１０４Ａ、１０４Ｂを備えている。通常、２つのｘ線源１０３Ａ、１０３Ｂは、手術室の天井の固定位置に取り付けられており、機械アイソセンタ１０５（処置の間、患者が位置することになる処置台１０６上の点）で交差し、かつ、患者を通過した後、対応する検出器１０４Ａ、１０４Ｂの画像化表面（たとえば非晶質シリコン検出器）を照射するよう、２つの異なる角位置（たとえば９０度分離された位置）から画像化ｘ線ビームを投射するべく整列している。図２は、放射線処置システム１００のジオメトリを示したものである。通常、ｘ線検出器１０４Ａ、１０４Ｂは、手術室の床１０９の上に、互いに９０度の角度で、かつ、対応する画像化ｘ線ビームの軸１０７Ａ、１０７Ｂに対して直角に取り付けられている。この直交立体画像化ジオメトリは極めて精度が高く、位置決め誤差をミリメートル未満のレベルまで小さくすることができる。しかしながら、天井の高さが９フィート又は１０フィート以下の通常の手術室に設置されると、この画像化ジオメトリにはいくつかの固有の限界がある。
【００１０】
図２に示すように、ＬＩＮＡＣ１０１は、操縦性が優れており、かつ、比較的コンパクトであるが、患者の上方から処置を施すためには、患者１０８と手術室の天井１１０の間に最小限の分離が依然として必要である。また、ＬＩＮＡＣは、場合によっては複数の画像化ｘ線ビームのうちの１つを遮断し、あるいは場合によっては複数のｘ線検出器のうちの１つが放射線処置ビームを遮断することがあるため、ＬＩＮＡＣが占有することができない特定の位置が存在している。さらに、患者の上方からのアクセスを可能にするためには、天井から少なくとも最小限の距離に患者を配置しなければならないため、患者の下方からの処置がより有利な場合であっても（たとえば患者が顔を上にして横たわっている間の脊髄領域の処置）、患者の下方から処置を施すための患者の下方の空間が場合によっては不十分である。したがって、画像化システムの画像化中心の位置は、場合によっては、処置のためのアクセスと画像化のためのアクセスとの間の妥協として選択しなければならない。
【００１１】
添付の図面は、本発明の非制限的な例を示したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
放射線処置システムにおける画像化ジオメトリのための装置及び方法について説明する。以下の説明には、本発明の実施形態を完全に理解するために、特定のコンポーネント、デバイス、方法等の例などの多くの特定の詳細が示されている。しかしながら、本発明の実施形態を実践するためにこれらの特定の詳細を使用する必要がないことは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明の実施形態が不必要に曖昧になることがないよう、良く知られている材料又は方法については、その詳細な説明は省略されている。本明細書に使用されている「結合された」という用語は、場合によっては、直接結合された状態、あるいは介在する１つ又は複数のコンポーネント又はシステムを介して間接的に結合された状態を意味している。本明細書に使用されている「Ｘ線画像」という用語は、場合によっては、視覚Ｘ線画像（たとえばビデオ・スクリーンに表示された画像）又はＸ線画像のディジタル表現（たとえばＸ線検出器のピクセル出力に対応するファイル）を意味している。本明細書に使用されている「処置中の画像」又は「実時間画像」という用語は、場合によっては、放射線治療手順又は放射線手術手順の処置実施段階の間の任意の時間ポイントで捕獲される画像を意味しており、これには、場合によっては、放射線源がオン又はオフされた時間が含まれている。本明細書に使用されているＩＧＲという用語は、場合によっては、画像案内放射線治療、画像案内放射線手術又はその両方を意味している。
【００１３】
図３Ａは、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州在所のＡｃｃｕｒａｙ社が製造しているＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍなどのロボット・ベースＩＧＲＴシステムと結合した画像化ジオメトリの一実施形態における画像化システム３００を示したものである。画像化システム３００は、第１のｘ線ビーム３０２Ａと第２のｘ線ビーム３０２Ｂを生成するための第１の対のｘ線源３０１Ａ、３０１Ｂを備えており、第１のｘ線ビームの軸３０３Ａと第２のｘ線ビームの軸３０３Ｂは、第１の画像化平面を決めている。また、画像化システム３００は、第３のｘ線ビーム３０２Ｃと第４のｘ線ビーム３０２Ｄを生成するための第２の対のｘ線源３０１Ｃ、３０１Ｄを備え、第３のｘ線ビームの軸３０３Ｃと第２のｘ線ビームの軸３０３Ｄは、第２の画像化平面を決めている。第１のｘ線ビーム３０２Ａと第２のｘ線ビーム３０２Ｂは、第１の画像化中心３０４で第１の角度β１で交差するように配置されている。第３のｘ線ビーム３０２Ｃと第４のｘ線ビーム３０２Ｄは、第２の画像化中心３０５で第２の角度β２で交差するように配置されている。また、画像化システム３００は、第１のｘ線ビーム３０２Ａと第２のｘ線ビーム３０２Ｂを検出するための第１の対のｘ線検出器３０６Ａ、３０６Ｂを第１の画像化平面に備え、かつ第３のｘ線ビーム３０２Ｃと第４のｘ線ビーム３０２Ｄを検出するための第２の対のｘ線検出器３０６Ｃ、３０６Ｄを第２の画像化平面に備えている。
【００１４】
したがって、図３Ａに示すように、画像化システム３００の画像化ジオメトリは、異なる高さに配置された２つの画像化中心３０４と３０５を設けることができる。ｘ線源３０１Ａ、３０１Ｂは、画像化中心の上方に配置し、また、ｘ線源３０１Ｃ、３０１Ｄは、画像化中心の下方に配置している。角度β１及びβ２を選択することにより（たとえばｘ線源とｘ線源の間及び／又はｘ線検出器とｘ線検出器の間の分離を変更することによって）、互いに対する画像化中心の位置を決定し、ｘ線源とｘ線検出器に対する画像化中心の位置を決定することができる。詳細には、角度β１、β２は、ｘ線ビーム３０２Ａとｘ線ビーム３０２Ｂの交点と、ｘ線ビーム３０２Ｃと３０２Ｄの交点とが釣りあうよう、同じ角度（たとえば９０度）になるように選択することができる。
【００１５】
画像化中心３０４、３０５などの２つの画像化中心によって、複数の基準処置フレームを確立することができ、また、患者の上下からの画像案内放射線処置を可能にする。たとえば、図３Ｂに示すように、ｘ線源３０１Ａ、３０１Ｂ及びｘ線検出器３０６Ｃ、３０６Ｄは、手術室の天井３０７に取り付けることができる。ｘ線源３０１Ｃ、３０１Ｄ及びｘ線検出器３０６Ａ、３０６Ｂは、手術室の床３０８に取り付けることができる。患者３０９が第１の機械中心３０４の近くに配置されると（たとえば処置台３０６などのロボット台上で患者を移動させることによって）、ロボット制御ＬＩＮＡＣ３１１が患者の上方の領域３１２から放射線処置を実施している間、患者を画像化することができる。領域３１２は、１つ又は複数の角度から放射線処置を実施するべくＬＩＮＡＣ３１１を配置することができる処置ノードすなわち処置位置の予め決めたセットを含む。たとえば、領域３１２は、１００ヶ所のノードを含むことができ、また、ＬＩＮＡＣ３１１は、１２の異なる角度で個々のノードに配置されることができ、したがって合計１２００の個別の処置ビームを投射することができる。一実施形態では、たとえば頭蓋内放射線処置の場合、領域３１２は、患者３０９の頭を中心とする、半径約６５０ミリメートルから約８００ミリメートルの概ね半球状の領域とすることができる。代替実施形態では、患者３０９の身体を放射線処置する場合、領域３１２は、半径約９００ｍｍから１０００ｍｍの概ね円筒状にすることができる。一方、それとは逆に、図３Ｃに示すように、患者３０９が第２の機械中心３０５の近くに配置されると、ロボット制御ＬＩＮＡＣ３１１が患者の下方の、領域３１２と同じ全体寸法を鑑写しにした領域３１３から放射線処置を実施している間、患者を画像化することができる。
【００１６】
図３Ａには、第１の画像化平面と第２の画像化平面が共面平面である画像化システム３００が示されている。（たとえば手術室の限られた床空間を最も良好に利用し、あるいは遮断される処置ノードの数を少なくするためには）他の構成の第１の画像化平面と第２の画像化平面も場合によっては有利である。図４は、第１の画像化平面３１４が第２の画像化平面３１５に対して角度γだけ回転したシステム４００の代替実施形態を示したものである。一実施形態では、システム４００を上から見た図４Ｂに示すように、γは９０度の角度である。図４Ｂは、ロボット・アーム３２０上のＬＩＮＡＣ３１１に対して、また、像平面３１４、３１５に対して、さらには機械中心３０４、３０５に対して処置台３１０を複数の角度で配置することができる様子を示したものである。システム４００のこの構成によって提供される位置決めの柔軟性により、上で説明した、処置ノードが遮断される問題を除去することができることは理解されよう。
【００１７】
もう一度図３Ａを参照すると、ｘ線検出器３０６Ａは、ｘ線ビーム３０２Ａの軸３０３Ａに対して画像化角θ１で配置されていることが分かるであろう。同様に、ｘ線検出器３０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄは、ｘ線ビーム３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄの軸３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄに対して画像化角θ２、θ３、θ４で配置されている。一実施形態では、画像化角θ１ないしθ４は、ｘ線検出器３０６Ａないし３０６Ｄの画像化表面の各々がそれぞれ対応するｘ線ビームの軸に対して直角になるよう、９０度の角度にすることができる。他の実施形態では、画像化角θ１ないしθ４は、ｘ線検出器３０６Ａ、３０６Ｂを第１の画像化平面３１４内のベースライン３１６に沿って配置し、かつ、ｘ線検出器３０６Ｃ、３０６Ｄを第２の画像化平面３１５内のトップライン３１７に沿って配置するべく選択される鋭角にすることができる。一実施形態では、図３Ｂ、３Ｃに示す天井３０７、床３０８にベースライン３１６とトップライン３１７を対応させることができる。
【００１８】
図５に示す画像化ジオメトリの一実施形態では、画像化システム５００は、３つのｘ線源と３つのｘ線検出器を備えている。図５では、第１のｘ線源５０１Ａは、軸５０３Ａを有するｘ線ビーム５０２Ａを第１のｘ線検出器５０６Ａの画像化表面５０８Ａに投射する。第２のｘ線源５０１Ｂは、軸５０３Ｂを有するｘ線ビーム５０２Ｂを第２のｘ線検出器５０６Ｂの画像化表面５０８Ｂに投射する。ｘ線ビーム５０２Ｂは、軸５０３Ｂと軸５０３Ａが第１の画像化中心５０４で角度α１で交差するようにｘ線ビーム５０２Ａと交差するべく配置される。第３のｘ線源５０１Ｃは、軸５０３Ｃを有する第３のｘ線ビームを第３のｘ線検出器５０６Ｃの画像化表面５０８Ｃに投射する。ｘ線ビーム５０２Ｃは、軸５０３Ｃと軸５０３Ａが第２の画像化中心５０５で角度α２で交差するようにｘ線ビーム５０２Ａと交差するべく配置される。また、ｘ線ビーム５０２Ｃは、軸５０３Ｃと軸５０３Ｂが第３の画像化中心５０７で角度α３で交差するようにｘ線ビーム５０２Ｂと交差するべく配置される。
【００１９】
一実施形態では、軸５０３Ａに対して画像化角φ１で画像化表面５０８Ａを配置し、軸５０３Ｂに対して画像化角φ２で画像化表面５０８Ｂを配置し、また、軸５０３Ｃに対して画像化角φ３で画像化表面５０８Ｃを配置する。一実施形態では、角度φ１、φ２、φ３は直角であってもよい。他の実施形態では、画像化表面５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃがベースライン５０９に平行になるように角度φ１、φ２、φ３のうちの１つ又は複数を選択することができる。
【００２０】
一実施形態では、第１のｘ線ビーム５０２Ａが、第２のｘ線ビーム５０２Ｂや第３のｘ線ビーム５０２Ｃと交差する点を調整し、それにより第１の画像化中心５０４と第２の画像化中心５０５との位置及び／又は第１の画像化中心５０４と第２の画像化中心５０５との間の分離Δを調整するために、それぞれ水平方向に一体又は個別に移動するようにｘ線源５０１Ａとｘ線検出器５０６Ａを構成してもよい。
【００２１】
図６は、画像化ジオメトリのさらに他の実施形態における画像化システム６００を示したものである。画像化システム６００は、第１のｘ線ビーム６０２Ａと第２のｘ線ビーム６０２Ｂを投射するために、δ１だけ離した第１の対のｘ線源６０１Ａ、６０１Ｂを備えている。第１のｘ線ビーム６０２Ａと第２のｘ線ビーム６０２Ｂは、これらのｘ線源の上方ｈ１の高さに配置された第１の画像化中心６０４で角度ρ１で交差している。また、画像化システム６００は、第３のｘ線ビーム６０２Ｃと第４のｘ線ビーム６０２Ｄを投射するための第２の対のｘ線源６０１Ｃ、６０１Ｄをδ２だけ分離させて備えている。第３のｘ線ビーム６０２Ｃと第４のｘ線ビーム６０２Ｄは、これらのｘ線源の上方ｈ２の高さに配置された第２の画像化中心６０５で角度ρ２で交差している。分離δ１、δ２、δ３を選択することにより、角度ρ１とρ２を調整することができ、また、画像化中心６０４と６０５の位置を調整することができる。図６に示すように、画像化中心６０４は、ｘ線ビーム６０２Ａ、６０２Ｂが境界を形成している画像化部位Ｖ１によって囲まれている。画像化中心６０５は、ｘ線ビーム６０２Ｃ、６０２Ｄが境界を形成している画像化部位Ｖ２によって囲まれている。部位Ｖ１とＶ２も、分離δ１、δ２、δ３を選択することによって調整することができる。図には示されていないが、図６に示すジオメトリは、反転させることができることは理解されよう。つまり、ｘ線源とｘ線検出器の位置を逆にすることができる。
【００２２】
図７は、画像化ジオメトリの他の実施形態におけるシステム７００を示したものである。システム７００は、ｘ線源７０１Ａ、７０１Ｂがδ１又はδ２のいずれかで分離された場合に、ｘ線検出器６０６Ａ、６０６Ｂとの整列を維持するように構成することができる１対の可動ｘ線源を備えている。線形変位によって角整列を維持する方法については当分野で知られており、ここではその説明は省略する。したがって、画像化システム７００は、２つのｘ線源しか備えていない画像化システム６００の機能と同じ機能を提供することができることは理解されよう。
【００２３】
図８Ａは、画像化ジオメトリの他の実施形態における画像化システム８００を示したものである。画像化システム８００は、フロアライン８０８の下方に取り付けられた、ｘ線透明材料８０９で覆われた２対のｘ線源８０１Ａと８０１Ｂ及び８０１Ｃと８０１Ｄを備えている。ｘ線源をフロアラインより下方に取り付けることにより、処置のためのＬＩＮＡＣ３１１などのＬＩＮＡＣを配置するために利用することができる手術室内の空間を最大化することができることは理解されよう。ｘ線源８０１Ａ、８０１Ｂは、画像化中心８０４で交差し、それぞれ対応するｘ線検出器８０６Ａ、８０６Ｂを照射するｘ線ビーム８０２Ａ、８０２Ｂを投射する。ｘ線源８０１Ｃ、８０１Ｄは、画像化中心８０５で交差し、それぞれ対応するｘ線検出器８０６Ａ、８０６Ｂを照射するｘ線ビーム８０２Ｃ、８０２Ｄを投射することができる。
【００２４】
図８Ｂ、８Ｃは、図８Ａに示す画像化システムを組み込んだ放射線処置実施システム８２５の一例を示したものである。放射線処置実施システム８２５は、ロボット・アーム８１０に取り付けられたＬＩＮＡＣ３１１を備えている。また、このシステムは、処置台３１０を画像化中心８０４、８０５に対して複数の位置に配置するために、複数の運動自由度（たとえば５自由度以上）を有するロボット・アーム・アセンブリ８１１を備えている。図８Ｂには、画像化中心８０４の近傍に配置された処置台３１０が示されており、また、図８Ｃには、画像化中心８０５の近傍に配置された処置台３１０が示されている。
【００２５】
図９Ａ、９Ｂは、画像化ジオメトリの他の実施形態における画像化システム９００を示したものである。画像化システム９００は、ｘ線源とｘ線源の間の分離をσ１からσ１’まで変化させるために直線的に移動させることができる１対の可動ｘ線源９０１Ａ、９０１Ｂを備えている。また、画像化システム９００は、ｘ線検出器とｘ線検出器の間の分離をσ２からσ２’まで変化させるために直線的に移動させることができる１対の可動ｘ線検出器９０６Ａ、９０６Ｂを備えている。図９Ａでは、ｘ線ビーム９０２Ａ、９０２Ｂは、画像中心９０４で交差している。ＬＩＮＡＣ９１１（点線で示されている）は、ＬＩＮＡＣを図に示すように配置すると、ｘ線ビーム９０２Ｂを遮断し、画像化システム９００による立体画像の取得を妨害することになるため、図９Ａに示すｘ線源とｘ線検出器の位置では処置することができないことが分かるであろう。図９Ｂは、ＬＩＮＡＣ９１１によって遮断されることなく画像化中心９０４で交差するｘ線ビームを生成するためにｘ線源９０１Ａ、９０１Ｂ及びｘ線検出器９０６Ａ、９０６Ｂの位置が変更された画像化システム９００を示したものである。
【００２６】
図１０は、画像化ジオメトリの一実施形態における方法９２５を示す流れ図である。図３Ａ〜３Ｃ、４Ａを参照すると、この方法には、基準処置フレーム内の第１の領域３１２からターゲット組織３０４の放射線処置を可能にするために、第１の位置ｈ１に第１の画像化中心３０４を確立するステップ（ステップ１００１）が含まれている。また、この方法には、基準処置フレーム内の第２の領域３１３からターゲット組織３０４の放射線処置を可能にするために、第２の位置ｈ２に第２の画像化中心３０５を確立するステップ（ステップ１００２）が含まれている。
【００２７】
一実施形態では、第１の画像化中心を確立するステップ（ステップ１００１）は、第１の軸３０３Ａを有する第１の画像化ビーム３０２Ａと第２の軸３０３Ｂを有する第２の画像化ビーム３０２Ｂを生成するステップであって、第１の軸及び第２の軸が第１の像平面３１４を決め、第２の画像化ビームが、第１の位置で第１の画像化ビームと交差するように、第１の画像化ビームに対して第１の角度β１で配置されるステップを含む。一実施形態では、第２の画像化中心を確立するステップ（ステップ１００２）は、第３の軸３０３Ｃを有する第３の画像化ビーム３０２Ｃと第４の軸３０３Ｄを有する第４の画像化ビーム３０２Ｄを生成するステップであって、第３の軸及び第４の軸が第２の像平面３１５を決め、第４の画像化ビームが、第２の位置で第３の画像化ビームと交差するように、第３の画像化ビームに対して第２の角度β２で配置されるステップを含む。
【００２８】
図１１は、放射線処置を実行するために使用することができる、本発明の特徴を具体化することができるシステムの一実施形態を示したものである。以下で説明するように、また、図１１に示すように、システム４０００は、診断画像化システム１０００、処置計画立案システム２０００、処置実施システム３０００を備えている。
【００２９】
診断画像化システム１０００には、引き続いて実施される医療診断、処置計画立案及び／又は処置の実施に使用することができる、患者の重要な部位（ＶＯＩ）の医療診断画像を生成することができる任意のシステムを使用することができる。診断画像化システム１０００は、たとえば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、磁気共鳴像（ＭＲＩ）システム、陽子射出断層撮影（ＰＥＴ）システム、単光子射出ＣＴ（ＳＰＥＣＴ）、超音波システムなどであってもよい。説明を分かり易くするために、以下、診断画像化システム１０００について、適宜、ＣＴｘ線画像化モダリティに関連して説明する。しかしながら、上で説明したモダリティなどの他の画像化モダリティを使用することも可能である。
【００３０】
診断画像化システム１０００は、画像化ビーム（たとえばｘ線、超音波、無線周波数波など）を生成するための画像化源１０１０、及び画像化源１０１０によって生成されるビーム又は画像化源からのビームによって誘導される二次ビーム又は放出（たとえばＭＲＩスキャン又はＰＥＴスキャンにおける二次ビーム又は放出）を検出し、かつ、受け取るための画像化検出器１０２０を備えている。一実施形態では、診断画像化システム１０００は、複数の診断Ｘ線源と対応する複数の画像化検出器を備えることができる。たとえば、画像化すべき患者の周囲に、互いに一定の角分離（たとえば９０度、４５度等）で固定された、ｘ線源に対して直径方向に反対側に配置する１つ又は複数の画像化検出器に患者を介して照準を合わせた２つのｘ線源を配置する。また、個々のｘ線画像化源によって照射される単一の大型画像化検出器又は複数の画像化検出器を使用することも可能である。別法としては、他の数及び構成の画像化源と画像化検出器を使用することも可能である。
【００３１】
画像化源１０１０と画像化検出器１０２０は、画像化動作を制御し、かつ、画像データを処理するべくディジタル処理システム１０３０に結合されている。診断画像化システム１０００は、ディジタル処理システム１０３０、画像化源１０１０、画像化検出器１０２０の間でデータとコマンドを送信するためのバス又は他の手段１０３５を備えている。ディジタル処理システム１０３０は、１つ又は複数の汎用プロセッサ（たとえばマイクロプロセッサ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの専用プロセッサ、又はコントローラあるいは書替え可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などの他のタイプのデバイスを備えることができる。また、ディジタル処理システム１０３０は、メモリ、記憶装置、ネットワーク・アダプタなどの他のコンポーネント（図示せず）を備えることも可能である。ディジタル処理システム１０３０は、たとえばＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）フォーマットなどの標準フォーマットでディジタル診断画像を生成するように構成される。他の実施形態では、ディジタル処理システム１０３０は、他の標準ディジタル画像フォーマット又は非標準ディジタル画像フォーマットを生成する。ディジタル処理システム１０３０は、たとえばダイレクト・リンク、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）リンク又はインターネットなどの広域ネットワーク（ＷＡＮ）リンクであってもよいデータ・リンク１５００を介して、処置計画立案システム２０００に診断画像ファイル（たとえば前述のＤＩＣＯＭフォーマット・ファイル）を送信することができる。さらに、システム間で送信される情報を、たとえば遠隔診断構成又は遠隔処置計画立案構成でシステムを接続している通信媒体の両端間でプル又はプッシュすることができる。遠隔診断又は遠隔処置計画立案の場合、システムの使用者と患者の間が物理的に分離されているにもかかわらず、使用者は、本発明による実施形態を利用して診断し、あるいは処置計画を立案することができる。
【００３２】
処置計画立案システム２０００は、画像データを受け取り、かつ、処理するための処理デバイス２０１０を備えている。処理デバイス２０１０は、１つ又は複数の汎用プロセッサ（たとえばマイクロプロセッサ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの専用プロセッサ、又はコントローラあるいは書替え可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などの他のタイプのデバイスであってもよい。処理デバイス２０１０は、本明細書において説明されている処置計画立案を実行するための命令を実行するように構成することができる。
【００３３】
また、処置計画立案システム２０００は、バス２０５５によって処理デバイス２０１０に結合された、情報を記憶し、処理デバイス２０１０によって実行される命令を記憶するためのランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）又は他の動的記憶装置などからなるシステム・メモリ２０２０を備えることができる。また、処理デバイス２０１０が命令を実行している間、システム・メモリ２０２０を使用して一時的数値変数又は他の中間情報を記憶することも可能である。また、システム・メモリ２０２０は、バス２０５５に結合された、処理デバイス２０１０のための静的情報や命令を記憶するためのリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）及び／又は他の静的記憶装置を備えることができる。
【００３４】
また、処置計画立案システム２０００は、バス２０５５に結合された、情報と命令を記憶するための１つ又は複数の記憶装置（たとえば磁気ディスク・ドライブ又は光ディスク・ドライブ）である記憶装置２０３０を備えることができる。記憶装置２０３０を使用して、本明細書において説明されている処置計画立案ステップを実行するための命令を記憶することができる。
【００３５】
また、処理デバイス２０１０は、情報（たとえばＶＯＩの二次元表現又は三次元表現）を使用者に表示するための陰極線管（ＣＲＴ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置２０４０に結合される。情報及び／又はコマンドの選択を処理デバイス２０１０に伝えるためのキーボードなどの入力装置２０５０を処理デバイス２０１０に結合することができる。また、１つ又は複数の他のユーザ入力装置（たとえばマウス、トラックボール又はカーソル方向キー）を使用して、処理デバイス２０１０のためのコマンドを選択し、かつ、ディスプレイ２０４０上のカーソルの移動を制御するための方向情報を伝えることも可能である。
【００３６】
処置計画立案システム２０００は、多くの異なる構成及びアーキテクチャを有することができ、また、処置計画立案システム２０００より多いコンポーネントあるいは処置計画立案システム２０００より少ないコンポーネントを備えることができ、さらには本発明と共に使用することができる処置計画立案システムの一例を示したものにすぎないことは理解されよう。たとえば、いくつかのシステムは、しばしば、周辺バス、専用キャッシュ・バスなどの多重バスを有している。また、処置計画立案システム２０００は、ＤＩＣＯＭの取込みをサポートし（したがって異なるシステム上で画像を融合させ、ターゲットを正確に描写した後、計画を立案し、また、線量を計算するために処置計画立案システムに取り込むことができる）、また、使用者が様々な画像化モダリティ（たとえばＭＲＩ、ＣＴ、ＰＥＴなど）のうちの任意のモダリティ上で処置計画を立案し、かつ、線量分布を観察することができる拡張画像融合機能をサポートするためのＭＩＲＩＴ（Medical Image Review and Import Tool）を備えることができる。処置計画立案システムについては当分野で知られており、したがってこれ以上の詳細な説明は省略する。
【００３７】
処置計画立案システム２０００は、処置実施システム３０００などの処置実施システムとデータベース（たとえば記憶装置２０３０に記憶されているデータ）を共有することができ、したがって場合によっては処置の実施に先だって処置計画立案システムから送信する必要はない。処置計画立案システム２０００は、データ・リンク１５００に関連して上で説明した直接リンク、ＬＡＮリンク又はＷＡＮリンクであってもよいデータ・リンク２５００を介して処置実施システム３０００にリンクさせることができる。データ・リンク１５００と２５００をＬＡＮ接続又はＷＡＮ接続として実施する場合、診断画像化システム１０００、処置計画立案システム２０００及び／又は処置実施システム３０００のうちの任意のシステムを分散した位置に配置し、これらのシステムを物理的に互いに遠隔のシステムにすることができることに留意されたい。別法としては、診断画像化システム１０００、処置計画立案システム２０００及び／又は処置実施システム３０００のうちの任意のシステムを、１つ又は複数のシステムに互いに統合することも可能である。
【００３８】
処置実施システム３０００は、処置計画と一致するターゲット部位への処方放射線線量を管理するための処置及び／又は外科的放射線源３０１０（たとえばＬＩＮＡＣ３１１）を備えている。また、処置実施システム３０００は、上で説明した診断画像に対して位置決めし、あるいは相関させるために患者の部位（ターゲット部位を含む）の処置内画像を捕獲し、それにより患者を放射線源に対して位置決めするための画像化システム３０２０を備えることができる。画像化システム３０２０は、上で説明した任意の画像化システムと画像化ジオメトリ（たとえばシステム３００、４００、５００、６００、７００、８００及び９００）を備えることができる。また、処置実施システム３０００は、放射線源３０１０を制御するためのディジタル処理システム３０３０、画像化システム３０２０、処置台３０４０などの患者支持デバイスを備えることができる。ディジタル処理システム３０３０は、１つ又は複数の汎用プロセッサ（たとえばマイクロプロセッサ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの専用プロセッサ、又はコントローラあるいは書替え可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などの他のタイプのデバイスを備えることができる。また、ディジタル処理システム３０３０は、メモリ、記憶装置、ネットワーク・アダプタなどの他のコンポーネント（図示せず）を備えることができる。ディジタル処理システム３０３０は、バス３０４５又は他のタイプの制御及び通信インタフェースによって放射線源３０１０、画像化システム３０２０、処置台３０４０に結合される。
【００３９】
ディジタル処理システム３０３０は、処置実施システム３０００内の処置台３０４０上の患者を整列させ、かつ、放射線源をターゲット部位に対して正確に位置決めするために、画像化システム３０２０から得られる画像と手術前の処置計画画像とを位置合せするためのアルゴリズムを実施することができる。
【００４０】
処置台３０４０は、複数の自由度（たとえば５つ以上）を有するロボット・アーム（図示せず）に結合される。台アームは、５つの回転自由度と実質的に垂直方向の１つの直線自由度を有する。別法としては、台アームは、６つの回転自由度と実質的に垂直方向の１つの直線自由度又は少なくとも４つの回転自由度を有することができる。台アームは、支柱又は壁に垂直に取り付けることも、あるいは台座、床又は天井に水平に取り付けることも可能である。別法としては、処置台３０４０は、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州在所のＡｃｃｕｒａｙ社が開発したＡｘｕｍ（登録商標）処置台などの他の機械機構のコンポーネント、あるいは当業者に知られている他のタイプの従来の処置台であってもよい。
【００４１】
図１２は、画像化ジオメトリの一実施形態における方法９５０を示す流れ図である。もう一度図３Ｂ、３Ｃを参照すると、上記方法は、ステップ９５１で第１の画像化ビーム３０２Ａを生成することによって開始される。ステップ９５２で、第１の画像化中心３０４で第１の画像化ビームと交差する第２の画像化ビーム３０２Ｂが生成される。ステップ９５３で、ほぼ第１の画像化中心に患者３０９が配置される。ステップ９５４で、第１の画像化ビームを使用して第１の画像が生成され、かつ第２の画像化ビームを使用して第２の画像が生成される。ステップ９５５で、第１の画像と第２の画像が第１のセットの事前処置基準画像に位置合せされる。ステップ９５６で、位置合せの結果を使用して放射線処置源（たとえばＬＩＮＡＣ３１１）が配置される。ステップ９５７で、第１の角度範囲３１２から患者３０９のターゲット組織に放射線処置が実施される。ステップ９５８で、第３の画像化ビーム３０３Ｃが生成される。ステップ９５９で、第２の画像化中心３０５で第３の画像化ビームと交差する第４の画像化ビーム３０２Ｄが生成される。ステップ９６０で、ほぼ第２の画像化中心に患者３０９が配置される。ステップ９６１で、第３の画像化ビームを使用して第３の画像が生成され、かつ第４の画像化ビームを使用して第４の画像が生成される。ステップ９６２で、第３の画像と第４の画像が第２のセットの事前処置基準画像に位置合せされる。ステップ９６３で、位置合せの結果を使用して放射線処置源（たとえばＬＩＮＡＣ３１１）が配置される。ステップ９６４で、第２の角度範囲３１３から患者３０９のターゲット組織に放射線処置が実施される。
【００４２】
本明細書において説明されている方法及び装置は、医療診断画像化及び処置のためだけの使用に限定されないことに留意されたい。代替実施形態では、本明細書における方法及び装置は、材料の産業画像化及び非破壊試験などの医療技術分野以外のアプリケーション（たとえば自動車産業におけるモータ・ブロック、航空産業における機体、建設産業における溶接及び石油産業におけるドリル・コア）及び地震調査に使用することができる。たとえばこのようなアプリケーションの場合、「処置」は、通常、１つ又は複数の放射線ビームの適用を意味している。
【００４３】
以上、本発明のいくつかの特定の実施形態について示したが、本発明は、これらの実施形態に限定されない。本発明は、本明細書において説明されている特定の実施形態によってではなく、唯一、特許請求の範囲の各請求項によってのみ制限されるものとして理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来の画像案内放射線処置システムを示す図である。
【図２】従来の画像案内放射線処置システムのジオメトリを示す図である。
【図３Ａ】画像化ジオメトリの一実施形態における画像化システムを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す実施形態の一アプリケーションを示す図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示す実施形態の他のアプリケーションを示す図である。
【図４Ａ】画像化ジオメトリの第２実施形態の画像化システムを示す図である。
【図４Ｂ】画像化ジオメトリの第２実施形態の画像化システムを示す図である。
【図５】画像化ジオメトリの第３実施形態の画像化システムを示す図である。
【図６】画像化ジオメトリの第４実施形態の画像化システムを示す図である。
【図７】画像化ジオメトリの第５実施形態の画像化システムを示す図である。
【図８Ａ】画像化ジオメトリの第６実施形態の画像化システムを示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す実施形態を組み込んだ処置実施システムを示す図である。
【図８Ｃ】図８Ａに示す実施形態を組み込んだ処置実施システムを示す図である。
【図９】画像化ジオメトリの第７実施形態の画像化システムを示す図である。
【図１０】画像化ジオメトリの一実施形態における方法を示す流れ図である。
【図１１】画像化ジオメトリの実施形態を実践することができるシステムを示す図である。
【図１２】画像化ジオメトリの一実施形態における方法を示す流れ図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に画像案内放射線処置システムに関し、詳細には放射線処置を導くための画像化システムのジオメトリに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療や放射線処置法は、外部放射線ビームを使用して、周囲の組織と解剖学的に危険な構造（たとえば脊髄）の被曝を最小にしながら、処方線量の放射線（たとえばＸ線又はガンマ線）を病理組織に投射し、病理組織（たとえば腫瘍、病変、血管奇形、神経障害など）を処置するための放射線処置システムである。放射線治療や放射線手術は、いずれも、病理組織が壊死し、健康な組織と危険な構造が残るように設計されている。放射線治療は、処置毎の放射線量が少なく、かつ、多数回にわたる処置（たとえば３０日ないし４５日の処置）を特徴としている。放射線治療は、１回の処置又は多くても数回の処置における放射線量が比較的多いことを特徴としている。放射線治療、放射線手術のいずれの治療でも、複数の角度から病理組織に放射線量が投射される。個々の放射線ビームの角度が異なるため、病理組織が占めているターゲット領域を個々のビームが通過するが、個々のビームがターゲット領域に至るまでの間に通過する健康な組織の領域、及び個々のビームがターゲット領域を通過した後に通過する健康な組織の領域は、ビーム毎にそれぞれ異なっている。したがってターゲット領域の放射線量は、個々の放射線量が累積して多くなり、健康な組織と危険な構造に対する平均放射線量は少ない。
【０００３】
フレーム・ベース放射線治療や放射線手術の処置システムには、診断と処置計画立案のための前処置画像化（たとえばＣＴスキャンあるいはＭＲＩ又はＰＥＴなどの他の三次元画像化モダリティを使用した画像化）の間、また、前処置画像化に続く放射線処置の間、患者を固定するための堅いな侵襲性定位固定フレームが使用されている。これらのシステムは、堅いフレームを、ターゲット領域に固定した空間関係を有する骨性構造に取り付けなければならないため、頭蓋内の処置に限定されており、頭骨と脳がその基準を満足する唯一の解剖学的形状である。
【０００４】
あるタイプのフレーム・ベース放射線治療システムでは、分散させた放射線源（たとえばコバルト６０ガンマ線源）を使用して、ビーム形成アセンブリ内の孔を介して同時放射線ビームの概ね半球状の分布を生成させる。これらの放射線ビームの軸は、一定の角度をなして一点（処置アイソセンタ）で交差し、これらのビームが相俟って、強度の大きい放射線の概ね球面状の軌跡を形成している。分散放射線源には厳重な遮蔽が必要であり、そのため、装置が重く、また、装置を動かすことができない。したがって、システムは単一の処置アイソセンタに限定されている。
【０００５】
強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：intensity modulated radiation therapy）として知られている他のタイプのフレーム・ベースの放射線治療システムでは、放射線処置源は、固定回転平面内で患者の周りを回転するガントリ構造の中に取り付けられたｘ線ビーム・デバイス（たとえば線形加速器）である。ＩＭＲＴは、マルチ・リーフ・コリメータ（ビームの一部を遮断する）又は補償器ブロック（ビームの一部を減衰させる）を使用して、患者の周りを移動する際に放射線ビームの断面強度を適合させる能力に関連している。個々のビームの軸は、ターゲット領域に線量分布を引き渡すべく、回転の中心（処置アイソセンタ）で交差している。ガントリーの回転の中心は移動しないため、このタイプのシステムも同じく単一の処置アイソセンタに限定されている。
【０００６】
画像案内による放射線治療システムや放射線手術システム（共に画像案内放射線処置（ＩＧＲＴ(image-guided radiation treatment）システムである）は、前処置画像化段階と処置実施段階（処置中の段階）との間における患者の位置の変化を追跡することによって侵襲性フレーム固定の必要性を除去している。この修正は、処置実施段階の間、実時間で立体Ｘ線画像を取得し、かつ、取得した画像を、前処置ＣＡＴスキャンから得られる、ディジタル再構成Ｘ線写真（ＤＲＲ:digitally reconstructed radiogram）として知られている基準画像を使用して位置合せすることによって達成されている。ＤＲＲは、ＣＡＴスキャン・スライスからのデータを組合せ、かつ、実時間画像化システムのジオメトリを近似するスライスを介して二次元（２−Ｄ）投影を計算することによって生成される合成Ｘ線である。
【０００７】
ガントリー・ベースＩＧＲＴシステムは、ＬＩＮＡＣの回転平面（ＬＩＮＡＣからたとえば９０度オフセットしている）に配置され、ＬＩＮＡＣと共に回転する処置システムに画像化ｘ線源と検出器を追加したものである。画像化ｘ線ビームは、処置ビームとして同じアイソセンタを通過するため、画像化アイソセンタと処置アイソセンタは一致しており、また、画像化アイソセンタと処置アイソセンタは、いずれも空間に固定されている。
【０００８】
図１は、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州在所のＡｃｃｕｒａｙ社が製造しているＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍなどの画像案内ロボット・ベース放射線処置システム１００の構成を示したものである。このシステムでは、処置ｘ線ビームの軌道は、画像化ｘ線ビームの位置に無関係である。図１では、放射線処置源はＬＩＮＡＣ１０１である。ＬＩＮＡＣ１０１は、患者の周囲の手術部位における多くの平面内で様々な角度から送られたビームが、病理組織（ターゲット領域又はターゲット部位）を照射するようにＬＩＮＡＣ１０１を配置するために、複数の自由度（たとえば５自由度以上）を有するロボット・アーム１０２の端部に取り付けられている。処置には、場合によっては単一のアイソセンタ又は複数のアイソセンタを有するビーム経路が必要であり、あるいは非アイソセンタのアプローチを有するビーム経路（つまりビームが病理ターゲット部位を通過しさえすればよく、必ずしもターゲット内の単一点すなわちアイソセンタに収束する必要のない経路）が必要である。
【０００９】
図１では、画像化システムは、Ｘ線源１０３Ａ、１０３Ｂ及びＸ線検出器（イメージャ）１０４Ａ、１０４Ｂを備えている。通常、２つのｘ線源１０３Ａ、１０３Ｂは、手術室の天井の固定位置に取り付けられており、機械アイソセンタ１０５（処置の間、患者が位置することになる処置台１０６上の点）で交差し、かつ、患者を通過した後、対応する検出器１０４Ａ、１０４Ｂの画像化表面（たとえば非晶質シリコン検出器）を照射するよう、２つの異なる角位置（たとえば９０度分離された位置）から画像化ｘ線ビームを投射するべく整列している。図２は、放射線処置システム１００のジオメトリを示したものである。通常、ｘ線検出器１０４Ａ、１０４Ｂは、手術室の床１０９の上に、互いに９０度の角度で、かつ、対応する画像化ｘ線ビームの軸１０７Ａ、１０７Ｂに対して直角に取り付けられている。この直交立体画像化ジオメトリは極めて精度が高く、位置決め誤差をミリメートル未満のレベルまで小さくすることができる。しかしながら、天井の高さが９フィート又は１０フィート以下の通常の手術室に設置されると、この画像化ジオメトリにはいくつかの固有の限界がある。
【００１０】
図２に示すように、ＬＩＮＡＣ１０１は、操縦性が優れており、かつ、比較的コンパクトであるが、患者の上方から処置を施すためには、患者１０８と手術室の天井１１０の間に最小限の分離が依然として必要である。また、ＬＩＮＡＣは、場合によっては複数の画像化ｘ線ビームのうちの１つを遮断し、あるいは場合によっては複数のｘ線検出器のうちの１つが放射線処置ビームを遮断することがあるため、ＬＩＮＡＣが占有することができない特定の位置が存在している。さらに、患者の上方からのアクセスを可能にするためには、天井から少なくとも最小限の距離に患者を配置しなければならないため、患者の下方からの処置がより有利な場合であっても（たとえば患者が顔を上にして横たわっている間の脊髄領域の処置）、患者の下方から処置を施すための患者の下方の空間が場合によっては不十分である。したがって、画像化システムの画像化中心の位置は、場合によっては、処置のためのアクセスと画像化のためのアクセスとの間の妥協として選択しなければならない。
【００１１】
添付の図面は、本発明の非制限的な例を示したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
放射線処置システムにおける画像化ジオメトリのための装置及び方法について説明する。以下の説明には、本発明の実施形態を完全に理解するために、特定のコンポーネント、デバイス、方法等の例などの多くの特定の詳細が示されている。しかしながら、本発明の実施形態を実践するためにこれらの特定の詳細を使用する必要がないことは当業者には明らかであろう。他の例では、本発明の実施形態が不必要に曖昧になることがないよう、良く知られている材料又は方法については、その詳細な説明は省略されている。本明細書に使用されている「結合された」という用語は、場合によっては、直接結合された状態、あるいは介在する１つ又は複数のコンポーネント又はシステムを介して間接的に結合された状態を意味している。本明細書に使用されている「Ｘ線画像」という用語は、場合によっては、視覚Ｘ線画像（たとえばビデオ・スクリーンに表示された画像）又はＸ線画像のディジタル表現（たとえばＸ線検出器のピクセル出力に対応するファイル）を意味している。本明細書に使用されている「処置中の画像」又は「実時間画像」という用語は、場合によっては、放射線治療手順又は放射線手術手順の処置実施段階の間の任意の時間ポイントで捕獲される画像を意味しており、これには、場合によっては、放射線源がオン又はオフされた時間が含まれている。本明細書に使用されているＩＧＲという用語は、場合によっては、画像案内放射線治療、画像案内放射線手術又はその両方を意味している。
【００１３】
図３Ａは、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州在所のＡｃｃｕｒａｙ社が製造しているＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ Ｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍなどのロボット・ベースＩＧＲＴシステムと結合した画像化ジオメトリの一実施形態における画像化システム３００を示したものである。画像化システム３００は、第１のｘ線ビーム３０２Ａと第２のｘ線ビーム３０２Ｂを生成するための第１の対のｘ線源３０１Ａ、３０１Ｂを備えており、第１のｘ線ビームの軸３０３Ａと第２のｘ線ビームの軸３０３Ｂは、第１の画像化平面を決めている。また、画像化システム３００は、第３のｘ線ビーム３０２Ｃと第４のｘ線ビーム３０２Ｄを生成するための第２の対のｘ線源３０１Ｃ、３０１Ｄを備え、第３のｘ線ビームの軸３０３Ｃと第２のｘ線ビームの軸３０３Ｄは、第２の画像化平面を決めている。第１のｘ線ビーム３０２Ａと第２のｘ線ビーム３０２Ｂは、第１の画像化中心３０４で第１の角度β１で交差するように配置されている。第３のｘ線ビーム３０２Ｃと第４のｘ線ビーム３０２Ｄは、第２の画像化中心３０５で第２の角度β２で交差するように配置されている。また、画像化システム３００は、第１のｘ線ビーム３０２Ａと第２のｘ線ビーム３０２Ｂを検出するための第１の対のｘ線検出器３０６Ａ、３０６Ｂを第１の画像化平面に備え、かつ第３のｘ線ビーム３０２Ｃと第４のｘ線ビーム３０２Ｄを検出するための第２の対のｘ線検出器３０６Ｃ、３０６Ｄを第２の画像化平面に備えている。
【００１４】
したがって、図３Ａに示すように、画像化システム３００の画像化ジオメトリは、異なる高さに配置された２つの画像化中心３０４と３０５を設けることができる。ｘ線源３０１Ａ、３０１Ｂは、画像化中心の上方に配置し、また、ｘ線源３０１Ｃ、３０１Ｄは、画像化中心の下方に配置している。角度β１及びβ２を選択することにより（たとえばｘ線源とｘ線源の間及び／又はｘ線検出器とｘ線検出器の間の分離を変更することによって）、互いに対する画像化中心の位置を決定し、ｘ線源とｘ線検出器に対する画像化中心の位置を決定することができる。詳細には、角度β１、β２は、ｘ線ビーム３０２Ａとｘ線ビーム３０２Ｂの交点と、ｘ線ビーム３０２Ｃと３０２Ｄの交点とが釣りあうよう、同じ角度（たとえば９０度）になるように選択することができる。
【００１５】
画像化中心３０４、３０５などの２つの画像化中心によって、複数の基準処置フレームを確立することができ、また、患者の上下からの画像案内放射線処置を可能にする。たとえば、図３Ｂに示すように、ｘ線源３０１Ａ、３０１Ｂ及びｘ線検出器３０６Ｃ、３０６Ｄは、手術室の天井３０７に取り付けることができる。ｘ線源３０１Ｃ、３０１Ｄ及びｘ線検出器３０６Ａ、３０６Ｂは、手術室の床３０８に取り付けることができる。患者３０９が第１の機械中心３０４の近くに配置されると（たとえば処置台３０６などのロボット台上で患者を移動させることによって）、ロボット制御ＬＩＮＡＣ３１１が患者の上方の領域３１２から放射線処置を実施している間、患者を画像化することができる。領域３１２は、１つ又は複数の角度から放射線処置を実施するべくＬＩＮＡＣ３１１を配置することができる処置ノードすなわち処置位置の予め決めたセットを含む。たとえば、領域３１２は、１００ヶ所のノードを含むことができ、また、ＬＩＮＡＣ３１１は、１２の異なる角度で個々のノードに配置されることができ、したがって合計１２００の個別の処置ビームを投射することができる。一実施形態では、たとえば頭蓋内放射線処置の場合、領域３１２は、患者３０９の頭を中心とする、半径約６５０ミリメートルから約８００ミリメートルの概ね半球状の領域とすることができる。代替実施形態では、患者３０９の身体を放射線処置する場合、領域３１２は、半径約９００ｍｍから１０００ｍｍの概ね円筒状にすることができる。一方、それとは逆に、図３Ｃに示すように、患者３０９が第２の機械中心３０５の近くに配置されると、ロボット制御ＬＩＮＡＣ３１１が患者の下方の、領域３１２と同じ全体寸法を鑑写しにした領域３１３から放射線処置を実施している間、患者を画像化することができる。
【００１６】
図３Ａには、第１の画像化平面と第２の画像化平面が共面平面である画像化システム３００が示されている。（たとえば手術室の限られた床空間を最も良好に利用し、あるいは遮断される処置ノードの数を少なくするためには）他の構成の第１の画像化平面と第２の画像化平面も場合によっては有利である。図４は、第１の画像化平面３１４が第２の画像化平面３１５に対して角度γだけ回転したシステム４００の代替実施形態を示したものである。一実施形態では、システム４００を上から見た図４Ｂに示すように、γは９０度の角度である。図４Ｂは、ロボット・アーム３２０上のＬＩＮＡＣ３１１に対して、また、像平面３１４、３１５に対して、さらには機械中心３０４、３０５に対して処置台３１０を複数の角度で配置することができる様子を示したものである。システム４００のこの構成によって提供される位置決めの柔軟性により、上で説明した、処置ノードが遮断される問題を除去することができることは理解されよう。
【００１７】
もう一度図３Ａを参照すると、ｘ線検出器３０６Ａは、ｘ線ビーム３０２Ａの軸３０３Ａに対して画像化角θ１で配置されていることが分かるであろう。同様に、ｘ線検出器３０６Ｂ、３０６Ｃ、３０６Ｄは、ｘ線ビーム３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄの軸３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄに対して画像化角θ２、θ３、θ４で配置されている。一実施形態では、画像化角θ１ないしθ４は、ｘ線検出器３０６Ａないし３０６Ｄの画像化表面の各々がそれぞれ対応するｘ線ビームの軸に対して直角になるよう、９０度の角度にすることができる。他の実施形態では、画像化角θ１ないしθ４は、ｘ線検出器３０６Ａ、３０６Ｂを第１の画像化平面３１４内のベースライン３１６に沿って配置し、かつ、ｘ線検出器３０６Ｃ、３０６Ｄを第２の画像化平面３１５内のトップライン３１７に沿って配置するべく選択される鋭角にすることができる。一実施形態では、図３Ｂ、３Ｃに示す天井３０７、床３０８にベースライン３１６とトップライン３１７を対応させることができる。
【００１８】
図５に示す画像化ジオメトリの一実施形態では、画像化システム５００は、３つのｘ線源と３つのｘ線検出器を備えている。図５では、第１のｘ線源５０１Ａは、軸５０３Ａを有するｘ線ビーム５０２Ａを第１のｘ線検出器５０６Ａの画像化表面５０８Ａに投射する。第２のｘ線源５０１Ｂは、軸５０３Ｂを有するｘ線ビーム５０２Ｂを第２のｘ線検出器５０６Ｂの画像化表面５０８Ｂに投射する。ｘ線ビーム５０２Ｂは、軸５０３Ｂと軸５０３Ａが第１の画像化中心５０４で角度α１で交差するようにｘ線ビーム５０２Ａと交差するべく配置される。第３のｘ線源５０１Ｃは、軸５０３Ｃを有する第３のｘ線ビームを第３のｘ線検出器５０６Ｃの画像化表面５０８Ｃに投射する。ｘ線ビーム５０２Ｃは、軸５０３Ｃと軸５０３Ａが第２の画像化中心５０５で角度α２で交差するようにｘ線ビーム５０２Ａと交差するべく配置される。また、ｘ線ビーム５０２Ｃは、軸５０３Ｃと軸５０３Ｂが第３の画像化中心５０７で角度α３で交差するようにｘ線ビーム５０２Ｂと交差するべく配置される。
【００１９】
一実施形態では、軸５０３Ａに対して画像化角φ１で画像化表面５０８Ａを配置し、軸５０３Ｂに対して画像化角φ２で画像化表面５０８Ｂを配置し、また、軸５０３Ｃに対して画像化角φ３で画像化表面５０８Ｃを配置する。一実施形態では、角度φ１、φ２、φ３は直角であってもよい。他の実施形態では、画像化表面５０８Ａ、５０８Ｂ、５０８Ｃがベースライン５０９に平行になるように角度φ１、φ２、φ３のうちの１つ又は複数を選択することができる。
【００２０】
一実施形態では、第１のｘ線ビーム５０２Ａが、第２のｘ線ビーム５０２Ｂや第３のｘ線ビーム５０２Ｃと交差する点を調整し、それにより第１の画像化中心５０４と第２の画像化中心５０５との位置及び／又は第１の画像化中心５０４と第２の画像化中心５０５との間の分離Δを調整するために、それぞれ水平方向に一体又は個別に移動するようにｘ線源５０１Ａとｘ線検出器５０６Ａを構成してもよい。
【００２１】
図６は、画像化ジオメトリのさらに他の実施形態における画像化システム６００を示したものである。画像化システム６００は、第１のｘ線ビーム６０２Ａと第２のｘ線ビーム６０２Ｂを投射するために、δ１だけ離した第１の対のｘ線源６０１Ａ、６０１Ｂを備えている。第１のｘ線ビーム６０２Ａと第２のｘ線ビーム６０２Ｂは、これらのｘ線源の上方ｈ１の高さに配置された第１の画像化中心６０４で角度ρ１で交差している。また、画像化システム６００は、第３のｘ線ビーム６０２Ｃと第４のｘ線ビーム６０２Ｄを投射するための第２の対のｘ線源６０１Ｃ、６０１Ｄをδ２だけ分離させて備えている。第３のｘ線ビーム６０２Ｃと第４のｘ線ビーム６０２Ｄは、これらのｘ線源の上方ｈ２の高さに配置された第２の画像化中心６０５で角度ρ２で交差している。分離δ１、δ２、δ３を選択することにより、角度ρ１とρ２を調整することができ、また、画像化中心６０４と６０５の位置を調整することができる。図６に示すように、画像化中心６０４は、ｘ線ビーム６０２Ａ、６０２Ｂが境界を形成している画像化部位Ｖ１によって囲まれている。画像化中心６０５は、ｘ線ビーム６０２Ｃ、６０２Ｄが境界を形成している画像化部位Ｖ２によって囲まれている。部位Ｖ１とＶ２も、分離δ１、δ２、δ３を選択することによって調整することができる。図には示されていないが、図６に示すジオメトリは、反転させることができることは理解されよう。つまり、ｘ線源とｘ線検出器の位置を逆にすることができる。
【００２２】
図７は、画像化ジオメトリの他の実施形態におけるシステム７００を示したものである。システム７００は、ｘ線源７０１Ａ、７０１Ｂがδ１又はδ２のいずれかで分離された場合に、ｘ線検出器６０６Ａ、６０６Ｂとの整列を維持するように構成することができる１対の可動ｘ線源を備えている。線形変位によって角整列を維持する方法については当分野で知られており、ここではその説明は省略する。したがって、画像化システム７００は、２つのｘ線源しか備えていない画像化システム６００の機能と同じ機能を提供することができることは理解されよう。
【００２３】
図８Ａは、画像化ジオメトリの他の実施形態における画像化システム８００を示したものである。画像化システム８００は、フロアライン８０８の下方に取り付けられた、ｘ線透明材料８０９で覆われた２対のｘ線源８０１Ａと８０１Ｂ及び８０１Ｃと８０１Ｄを備えている。ｘ線源をフロアラインより下方に取り付けることにより、処置のためのＬＩＮＡＣ３１１などのＬＩＮＡＣを配置するために利用することができる手術室内の空間を最大化することができることは理解されよう。ｘ線源８０１Ａ、８０１Ｂは、画像化中心８０４で交差し、それぞれ対応するｘ線検出器８０６Ａ、８０６Ｂを照射するｘ線ビーム８０２Ａ、８０２Ｂを投射する。ｘ線源８０１Ｃ、８０１Ｄは、画像化中心８０５で交差し、それぞれ対応するｘ線検出器８０６Ａ、８０６Ｂを照射するｘ線ビーム８０２Ｃ、８０２Ｄを投射することができる。
【００２４】
図８Ｂ、８Ｃは、図８Ａに示す画像化システムを組み込んだ放射線処置実施システム８２５の一例を示したものである。放射線処置実施システム８２５は、ロボット・アーム８１０に取り付けられたＬＩＮＡＣ３１１を備えている。また、このシステムは、処置台３１０を画像化中心８０４、８０５に対して複数の位置に配置するために、複数の運動自由度（たとえば５自由度以上）を有するロボット・アーム・アセンブリ８１１を備えている。図８Ｂには、画像化中心８０４の近傍に配置された処置台３１０が示されており、また、図８Ｃには、画像化中心８０５の近傍に配置された処置台３１０が示されている。
【００２５】
図９Ａ、９Ｂは、画像化ジオメトリの他の実施形態における画像化システム９００を示したものである。画像化システム９００は、ｘ線源とｘ線源の間の分離をσ１からσ１’まで変化させるために直線的に移動させることができる１対の可動ｘ線源９０１Ａ、９０１Ｂを備えている。また、画像化システム９００は、ｘ線検出器とｘ線検出器の間の分離をσ２からσ２’まで変化させるために直線的に移動させることができる１対の可動ｘ線検出器９０６Ａ、９０６Ｂを備えている。図９Ａでは、ｘ線ビーム９０２Ａ、９０２Ｂは、画像中心９０４で交差している。ＬＩＮＡＣ９１１（点線で示されている）は、ＬＩＮＡＣを図に示すように配置すると、ｘ線ビーム９０２Ｂを遮断し、画像化システム９００による立体画像の取得を妨害することになるため、図９Ａに示すｘ線源とｘ線検出器の位置では処置することができないことが分かるであろう。図９Ｂは、ＬＩＮＡＣ９１１によって遮断されることなく画像化中心９０４で交差するｘ線ビームを生成するためにｘ線源９０１Ａ、９０１Ｂ及びｘ線検出器９０６Ａ、９０６Ｂの位置が変更された画像化システム９００を示したものである。
【００２６】
図１０は、画像化ジオメトリの一実施形態における方法９２５を示す流れ図である。図３Ａ〜３Ｃ、４Ａを参照すると、この方法には、基準処置フレーム内の第１の領域３１２からターゲット組織３０４の放射線処置を可能にするために、第１の位置ｈ１に第１の画像化中心３０４を確立するステップ（ステップ１００１）が含まれている。また、この方法には、基準処置フレーム内の第２の領域３１３からターゲット組織３０４の放射線処置を可能にするために、第２の位置ｈ２に第２の画像化中心３０５を確立するステップ（ステップ１００２）が含まれている。
【００２７】
一実施形態では、第１の画像化中心を確立するステップ（ステップ１００１）は、第１の軸３０３Ａを有する第１の画像化ビーム３０２Ａと第２の軸３０３Ｂを有する第２の画像化ビーム３０２Ｂを生成するステップであって、第１の軸及び第２の軸が第１の像平面３１４を決め、第２の画像化ビームが、第１の位置で第１の画像化ビームと交差するように、第１の画像化ビームに対して第１の角度β１で配置されるステップを含む。一実施形態では、第２の画像化中心を確立するステップ（ステップ１００２）は、第３の軸３０３Ｃを有する第３の画像化ビーム３０２Ｃと第４の軸３０３Ｄを有する第４の画像化ビーム３０２Ｄを生成するステップであって、第３の軸及び第４の軸が第２の像平面３１５を決め、第４の画像化ビームが、第２の位置で第３の画像化ビームと交差するように、第３の画像化ビームに対して第２の角度β２で配置されるステップを含む。
【００２８】
図１１は、放射線処置を実行するために使用することができる、本発明の特徴を具体化することができるシステムの一実施形態を示したものである。以下で説明するように、また、図１１に示すように、システム４０００は、診断画像化システム１０００、処置計画立案システム２０００、処置実施システム３０００を備えている。
【００２９】
診断画像化システム１０００には、引き続いて実施される医療診断、処置計画立案及び／又は処置の実施に使用することができる、患者の重要な部位（ＶＯＩ）の医療診断画像を生成することができる任意のシステムを使用することができる。診断画像化システム１０００は、たとえば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、磁気共鳴像（ＭＲＩ）システム、陽子射出断層撮影（ＰＥＴ）システム、単光子射出ＣＴ（ＳＰＥＣＴ）、超音波システムなどであってもよい。説明を分かり易くするために、以下、診断画像化システム１０００について、適宜、ＣＴｘ線画像化モダリティに関連して説明する。しかしながら、上で説明したモダリティなどの他の画像化モダリティを使用することも可能である。
【００３０】
診断画像化システム１０００は、画像化ビーム（たとえばｘ線、超音波、無線周波数波など）を生成するための画像化源１０１０、及び画像化源１０１０によって生成されるビーム又は画像化源からのビームによって誘導される二次ビーム又は放出（たとえばＭＲＩスキャン又はＰＥＴスキャンにおける二次ビーム又は放出）を検出し、かつ、受け取るための画像化検出器１０２０を備えている。一実施形態では、診断画像化システム１０００は、複数の診断Ｘ線源と対応する複数の画像化検出器を備えることができる。たとえば、画像化すべき患者の周囲に、互いに一定の角分離（たとえば９０度、４５度等）で固定された、ｘ線源に対して直径方向に反対側に配置する１つ又は複数の画像化検出器に患者を介して照準を合わせた２つのｘ線源を配置する。また、個々のｘ線画像化源によって照射される単一の大型画像化検出器又は複数の画像化検出器を使用することも可能である。別法としては、他の数及び構成の画像化源と画像化検出器を使用することも可能である。
【００３１】
画像化源１０１０と画像化検出器１０２０は、画像化動作を制御し、かつ、画像データを処理するべくディジタル処理システム１０３０に結合されている。診断画像化システム１０００は、ディジタル処理システム１０３０、画像化源１０１０、画像化検出器１０２０の間でデータとコマンドを送信するためのバス又は他の手段１０３５を備えている。ディジタル処理システム１０３０は、１つ又は複数の汎用プロセッサ（たとえばマイクロプロセッサ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの専用プロセッサ、又はコントローラあるいは書替え可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などの他のタイプのデバイスを備えることができる。また、ディジタル処理システム１０３０は、メモリ、記憶装置、ネットワーク・アダプタなどの他のコンポーネント（図示せず）を備えることも可能である。ディジタル処理システム１０３０は、たとえばＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）フォーマットなどの標準フォーマットでディジタル診断画像を生成するように構成される。他の実施形態では、ディジタル処理システム１０３０は、他の標準ディジタル画像フォーマット又は非標準ディジタル画像フォーマットを生成する。ディジタル処理システム１０３０は、たとえばダイレクト・リンク、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）リンク又はインターネットなどの広域ネットワーク（ＷＡＮ）リンクであってもよいデータ・リンク１５００を介して、処置計画立案システム２０００に診断画像ファイル（たとえば前述のＤＩＣＯＭフォーマット・ファイル）を送信することができる。さらに、システム間で送信される情報を、たとえば遠隔診断構成又は遠隔処置計画立案構成でシステムを接続している通信媒体の両端間でプル又はプッシュすることができる。遠隔診断又は遠隔処置計画立案の場合、システムの使用者と患者の間が物理的に分離されているにもかかわらず、使用者は、本発明による実施形態を利用して診断し、あるいは処置計画を立案することができる。
【００３２】
処置計画立案システム２０００は、画像データを受け取り、かつ、処理するための処理デバイス２０１０を備えている。処理デバイス２０１０は、１つ又は複数の汎用プロセッサ（たとえばマイクロプロセッサ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの専用プロセッサ、又はコントローラあるいは書替え可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などの他のタイプのデバイスであってもよい。処理デバイス２０１０は、本明細書において説明されている処置計画立案を実行するための命令を実行するように構成することができる。
【００３３】
また、処置計画立案システム２０００は、バス２０５５によって処理デバイス２０１０に結合された、情報を記憶し、処理デバイス２０１０によって実行される命令を記憶するためのランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）又は他の動的記憶装置などからなるシステム・メモリ２０２０を備えることができる。また、処理デバイス２０１０が命令を実行している間、システム・メモリ２０２０を使用して一時的数値変数又は他の中間情報を記憶することも可能である。また、システム・メモリ２０２０は、バス２０５５に結合された、処理デバイス２０１０のための静的情報や命令を記憶するためのリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）及び／又は他の静的記憶装置を備えることができる。
【００３４】
また、処置計画立案システム２０００は、バス２０５５に結合された、情報と命令を記憶するための１つ又は複数の記憶装置（たとえば磁気ディスク・ドライブ又は光ディスク・ドライブ）である記憶装置２０３０を備えることができる。記憶装置２０３０を使用して、本明細書において説明されている処置計画立案ステップを実行するための命令を記憶することができる。
【００３５】
また、処理デバイス２０１０は、情報（たとえばＶＯＩの二次元表現又は三次元表現）を使用者に表示するための陰極線管（ＣＲＴ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示装置２０４０に結合される。情報及び／又はコマンドの選択を処理デバイス２０１０に伝えるためのキーボードなどの入力装置２０５０を処理デバイス２０１０に結合することができる。また、１つ又は複数の他のユーザ入力装置（たとえばマウス、トラックボール又はカーソル方向キー）を使用して、処理デバイス２０１０のためのコマンドを選択し、かつ、ディスプレイ２０４０上のカーソルの移動を制御するための方向情報を伝えることも可能である。
【００３６】
処置計画立案システム２０００は、多くの異なる構成及びアーキテクチャを有することができ、また、処置計画立案システム２０００より多いコンポーネントあるいは処置計画立案システム２０００より少ないコンポーネントを備えることができ、さらには本発明と共に使用することができる処置計画立案システムの一例を示したものにすぎないことは理解されよう。たとえば、いくつかのシステムは、しばしば、周辺バス、専用キャッシュ・バスなどの多重バスを有している。また、処置計画立案システム２０００は、ＤＩＣＯＭの取込みをサポートし（したがって異なるシステム上で画像を融合させ、ターゲットを正確に描写した後、計画を立案し、また、線量を計算するために処置計画立案システムに取り込むことができる）、また、使用者が様々な画像化モダリティ（たとえばＭＲＩ、ＣＴ、ＰＥＴなど）のうちの任意のモダリティ上で処置計画を立案し、かつ、線量分布を観察することができる拡張画像融合機能をサポートするためのＭＩＲＩＴ（Medical Image Review and Import Tool）を備えることができる。処置計画立案システムについては当分野で知られており、したがってこれ以上の詳細な説明は省略する。
【００３７】
処置計画立案システム２０００は、処置実施システム３０００などの処置実施システムとデータベース（たとえば記憶装置２０３０に記憶されているデータ）を共有することができ、したがって場合によっては処置の実施に先だって処置計画立案システムから送信する必要はない。処置計画立案システム２０００は、データ・リンク１５００に関連して上で説明した直接リンク、ＬＡＮリンク又はＷＡＮリンクであってもよいデータ・リンク２５００を介して処置実施システム３０００にリンクさせることができる。データ・リンク１５００と２５００をＬＡＮ接続又はＷＡＮ接続として実施する場合、診断画像化システム１０００、処置計画立案システム２０００及び／又は処置実施システム３０００のうちの任意のシステムを分散した位置に配置し、これらのシステムを物理的に互いに遠隔のシステムにすることができることに留意されたい。別法としては、診断画像化システム１０００、処置計画立案システム２０００及び／又は処置実施システム３０００のうちの任意のシステムを、１つ又は複数のシステムに互いに統合することも可能である。
【００３８】
処置実施システム３０００は、処置計画と一致するターゲット部位への処方放射線線量を管理するための処置及び／又は外科的放射線源３０１０（たとえばＬＩＮＡＣ３１１）を備えている。また、処置実施システム３０００は、上で説明した診断画像に対して位置決めし、あるいは相関させるために患者の部位（ターゲット部位を含む）の処置内画像を捕獲し、それにより患者を放射線源に対して位置決めするための画像化システム３０２０を備えることができる。画像化システム３０２０は、上で説明した任意の画像化システムと画像化ジオメトリ（たとえばシステム３００、４００、５００、６００、７００、８００及び９００）を備えることができる。また、処置実施システム３０００は、放射線源３０１０を制御するためのディジタル処理システム３０３０、画像化システム３０２０、処置台３０４０などの患者支持デバイスを備えることができる。ディジタル処理システム３０３０は、１つ又は複数の汎用プロセッサ（たとえばマイクロプロセッサ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの専用プロセッサ、又はコントローラあるいは書替え可能ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などの他のタイプのデバイスを備えることができる。また、ディジタル処理システム３０３０は、メモリ、記憶装置、ネットワーク・アダプタなどの他のコンポーネント（図示せず）を備えることができる。ディジタル処理システム３０３０は、バス３０４５又は他のタイプの制御及び通信インタフェースによって放射線源３０１０、画像化システム３０２０、処置台３０４０に結合される。
【００３９】
ディジタル処理システム３０３０は、処置実施システム３０００内の処置台３０４０上の患者を整列させ、かつ、放射線源をターゲット部位に対して正確に位置決めするために、画像化システム３０２０から得られる画像と手術前の処置計画画像とを位置合せするためのアルゴリズムを実施することができる。
【００４０】
処置台３０４０は、複数の自由度（たとえば５つ以上）を有するロボット・アーム（図示せず）に結合される。台アームは、５つの回転自由度と実質的に垂直方向の１つの直線自由度を有する。別法としては、台アームは、６つの回転自由度と実質的に垂直方向の１つの直線自由度又は少なくとも４つの回転自由度を有することができる。台アームは、支柱又は壁に垂直に取り付けることも、あるいは台座、床又は天井に水平に取り付けることも可能である。別法としては、処置台３０４０は、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州在所のＡｃｃｕｒａｙ社が開発したＡｘｕｍ（登録商標）処置台などの他の機械機構のコンポーネント、あるいは当業者に知られている他のタイプの従来の処置台であってもよい。
【００４１】
図１２は、画像化ジオメトリの一実施形態における方法９５０を示す流れ図である。もう一度図３Ｂ、３Ｃを参照すると、上記方法は、ステップ９５１で第１の画像化ビーム３０２Ａを生成することによって開始される。ステップ９５２で、第１の画像化中心３０４で第１の画像化ビームと交差する第２の画像化ビーム３０２Ｂが生成される。ステップ９５３で、ほぼ第１の画像化中心に患者３０９が配置される。ステップ９５４で、第１の画像化ビームを使用して第１の画像が生成され、かつ第２の画像化ビームを使用して第２の画像が生成される。ステップ９５５で、第１の画像と第２の画像が第１のセットの事前処置基準画像に位置合せされる。ステップ９５６で、位置合せの結果を使用して放射線処置源（たとえばＬＩＮＡＣ３１１）が配置される。ステップ９５７で、第１の角度範囲３１２から患者３０９のターゲット組織に放射線処置が実施される。ステップ９５８で、第３の画像化ビーム３０３Ｃが生成される。ステップ９５９で、第２の画像化中心３０５で第３の画像化ビームと交差する第４の画像化ビーム３０２Ｄが生成される。ステップ９６０で、ほぼ第２の画像化中心に患者３０９が配置される。ステップ９６１で、第３の画像化ビームを使用して第３の画像が生成され、かつ第４の画像化ビームを使用して第４の画像が生成される。ステップ９６２で、第３の画像と第４の画像が第２のセットの事前処置基準画像に位置合せされる。ステップ９６３で、位置合せの結果を使用して放射線処置源（たとえばＬＩＮＡＣ３１１）が配置される。ステップ９６４で、第２の角度範囲３１３から患者３０９のターゲット組織に放射線処置が実施される。
【００４２】
本明細書において説明されている方法及び装置は、医療診断画像化及び処置のためだけの使用に限定されないことに留意されたい。代替実施形態では、本明細書における方法及び装置は、材料の産業画像化及び非破壊試験などの医療技術分野以外のアプリケーション（たとえば自動車産業におけるモータ・ブロック、航空産業における機体、建設産業における溶接及び石油産業におけるドリル・コア）及び地震調査に使用することができる。たとえばこのようなアプリケーションの場合、「処置」は、通常、１つ又は複数の放射線ビームの適用を意味している。
【００４３】
以上、本発明のいくつかの特定の実施形態について示したが、本発明は、これらの実施形態に限定されない。本発明は、本明細書において説明されている特定の実施形態によってではなく、唯一、特許請求の範囲の各請求項によってのみ制限されるものとして理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来の画像案内放射線処置システムを示す図である。
【図２】従来の画像案内放射線処置システムのジオメトリを示す図である。
【図３Ａ】画像化ジオメトリの一実施形態における画像化システムを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す実施形態の一アプリケーションを示す図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示す実施形態の他のアプリケーションを示す図である。
【図４Ａ】画像化ジオメトリの第２実施形態の画像化システムを示す図である。
【図４Ｂ】画像化ジオメトリの第２実施形態の画像化システムを示す図である。
【図５】画像化ジオメトリの第３実施形態の画像化システムを示す図である。
【図６】画像化ジオメトリの第４実施形態の画像化システムを示す図である。
【図７】画像化ジオメトリの第５実施形態の画像化システムを示す図である。
【図８Ａ】画像化ジオメトリの第６実施形態の画像化システムを示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す実施形態を組み込んだ処置実施システムを示す図である。
【図８Ｃ】図８Ａに示す実施形態を組み込んだ処置実施システムを示す図である。
【図９】画像化ジオメトリの第７実施形態の画像化システムを示す図である。
【図１０】画像化ジオメトリの一実施形態における方法を示す流れ図である。
【図１１】画像化ジオメトリの実施形態を実践することができるシステムを示す図である。
【図１２】画像化ジオメトリの一実施形態における方法を示す流れ図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線処置システムにおける立体画像化の方法であって、
基準処置フレーム内の第１の領域からのターゲット組織の放射線処置を可能にするために、第１の位置に第１の画像化中心を確立するステップと、
前記基準処置フレーム内の第２の領域からの前記ターゲット組織の放射線処置を可能にするために、第２の位置に第２の画像化中心を確立するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の画像化中心を確立するステップが、第１の軸を有する第１の画像化ビームと第２の軸を有する第２の画像化ビームとを生成するステップであって、前記第１の軸と前記第２の軸が第１の画像化平面を決め、前記第２の画像化ビームが、前記第１の位置で前記第１の画像化ビームと交差するよう、前記第１の画像化ビームに対して第１の角度で配置されるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の画像化中心を確立するステップが、第３の軸を有する第３の画像化ビームを前記第１の画像化平面に生成するステップであって、前記第３の画像化ビームが、前記第２の位置で前記第１の画像化ビームと交差するよう、前記第１の画像化ビームに対して第２の角度で配置されるステップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第３の画像化ビームが前記第２の画像化ビームに対して第３の角度で配置され、前記第１の画像化平面内の前記第２の画像化ビームと前記第３の画像化ビームの交点からなる第３の位置に第３の画像化中心を確立するステップをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の画像化中心を確立するステップが、第３の軸を有する第３の画像化ビームと第４の軸を有する第４の画像化ビームとを生成するステップであって、前記第３の軸と前記第４の軸が第２の画像化平面を決め、前記第４の画像化ビームが、前記第２の位置で前記第３の画像化ビームと交差するよう、前記第３の画像化ビームに対して第２の角度で配置されるステップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面とが共面平面である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面とが非共面平面である請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ターゲット組織をほぼ前記第１の画像化中心に配置するステップと、
前記第１の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第２の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
第１の位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、第１の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第１の位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第１の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記ターゲット組織をほぼ前記第２の画像化中心に配置するステップと、
前記第３の画像化ビームを使用して第３の画像を生成し、かつ、前記第１の画像化ビームを使用して第４の画像を生成するステップと、
第２の位置合せ結果を得るために、前記第３の画像と前記第４の画像を、第２の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第２の位置合せ結果を使用して前記放射線処置源を配置するステップと、
前記第２の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターゲット組織をほぼ前記第３の画像化中心に配置するステップと、
前記第２の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第３の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を複数の基準画像に位置合せするステップと、
前記位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第３の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記ターゲット組織をほぼ前記第１の画像化中心に配置するステップと、
前記第１の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第２の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
第１の位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、第１の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第１の位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第１の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記ターゲット組織をほぼ前記第２の画像化中心に配置するステップと、
前記第３の画像化ビームを使用して第３の画像を生成し、かつ、前記第４の画像化ビームを使用して第４の画像を生成するステップと、
第２の位置合せ結果を得るために、前記第３の画像と前記第４の画像を、第２の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第２の位置合せ結果を使用して前記放射線処置源を配置するステップと、
前記第２の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
画像化システムであって、
第１の軸を有する第１のｘ線ビームと第２の軸を有する第２のｘ線ビームを生成するための第１の対のｘ線源であって、前記第１の軸と前記第２の軸が第１の画像化平面を決め、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置された第１の対のｘ線源と、
第３の軸を有する第３のｘ線ビームと第４の軸を有する第４のｘ線ビームを生成するための第２の対のｘ線源であって、前記第３の軸と前記第４の軸が第２の画像化平面を決め、前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームが第２の画像化中心で第２の角度で交差するように配置された第２の対のｘ線源と、
前記第１の画像化平面内で、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームを検出するための第１の対のｘ線検出器と、
前記第２の画像化平面内で、前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームを検出するための第２の対のｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項１４】
前記第１の対のｘ線源が前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置され、前記第２の対のｘ線源が前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置され、前記第２の画像化中心が前記第１の画像化中心の上方に配置された請求項１３に記載の画像化システム。
【請求項１５】
前記第１の角度と前記第２の角度が同じ角度である請求項１４に記載の画像化システム。
【請求項１６】
前記第１の角度と前記第２の角度が９０度の角度である請求項１５に記載の画像化システム。
【請求項１７】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面が共面平面である請求項１４に記載の画像化システム。
【請求項１８】
前記第１の画像化平面が前記第２の画像化平面から一定の角度だけ回転している請求項１４に記載の画像化システム。
【請求項１９】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面が直交平面である請求項１４に記載の画像化システム。
【請求項２０】
前記第１の対のｘ線検出器が、前記第１の軸に対して第１の画像化角で配置された第１の画像化表面を有する第１のｘ線検出器、及び前記第２の軸に対して第２の画像化角で配置された第２の画像化表面を有する第２のｘ線検出器を備え、
前記第２の対のｘ線検出器が、前記第３の軸に対して第３の画像化角で配置された第３の画像化表面を有する第３のｘ線検出器、及び前記第４の軸に対して第４の画像化角で配置された第４の画像化表面を有する第４のｘ線検出器を備えた請求項１３に記載の画像化システム。
【請求項２１】
前記第１の画像化角、前記第２の画像化角、前記第３の画像化角、前記第４の画像化角の各々が直角である請求項２０に記載の画像化システム。
【請求項２２】
前記第１の画像化角、前記第２の画像化角、前記第３の画像化角、前記第４の画像化角の各々が鋭角である請求項１７に記載の画像化システム。
【請求項２３】
画像化システムであって、
第１の軸を有する第１のｘ線ビームを生成するための第１のｘ線源、及び画像化表面を有する、前記第１のｘ線ビームを検出するための第１のｘ線検出器と、
第２の軸を有する第２のｘ線ビームを生成するための第２のｘ線源、及び第２の画像化表面を有する、前記第２のｘ線ビームを検出するための第２のｘ線検出器であって、前記第１の軸と前記第２の軸が画像化平面を決め、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが前記画像化平面内の第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置された第２のｘ線検出器と、
第３の軸を有する第３のｘ線ビームを生成するための第３のｘ線源、及び第３の画像化表面を有する、前記第３のｘ線ビームを検出するための第３のｘ線検出器であって、前記第３のｘ線ビームが、前記画像化平面内の第２の画像化中心で第２の角度で前記第１のｘ線ビームと交差し、かつ、前記画像化平面内の第３の画像化中心で第３の角度で前記第２のｘ線ビームと交差するように配置された第３のｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項２４】
前記第１の画像化表面が前記第１の軸に対して第１の画像化角で配置され、前記第２の画像化表面が前記第２の軸に対して第２の画像化角で配置され、前記第３の画像化表面が前記第３の軸に対して第３の画像化角で配置された請求項２３に記載の画像化システム。
【請求項２５】
前記第１の画像化角、前記第２の画像化角、前記第３の画像化角の各々が直角である請求項２４に記載の画像化システム。
【請求項２６】
前記第１の画像化角、前記第２の画像化角、前記第３の画像化角のうちの１つ又は複数が、前記第１の画像化表面、前記第２の画像化表面、前記第３の画像化表面と水平平面内で整列するように選択される請求項２４に記載の画像化システム。
【請求項２７】
前記第１のｘ線源が可動ｘ線源であり、前記第１のｘ線検出器が可動ｘ線検出器であり、前記第１のｘ線源と前記第１のｘ線検出器が、前記画像化平面内における前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の位置を調整するための可動ｘ線源検出器対を備えた請求項２４に記載の画像化システム。
【請求項２８】
画像化システムであって、
第１のｘ線ビームと第２のｘ線ビームを画像化平面内に生成するための、第１の分離の第１の対のｘ線源であって、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置された第１の対のｘ線源と、
第３のｘ線ビームと第４のｘ線ビームを前記画像化平面内に生成するための、第２の分離の第２の対のｘ線源であって、前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームが第２の画像化中心で第２の角度で交差するように配置された第２の対のｘ線源と、
前記第１のｘ線ビームと前記第３のｘ線ビームを検出するための第１のｘ線検出器、及び前記第２のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームを検出するための第２のｘ線検出器を備えた、第３の分離の１対のｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項２９】
前記第１の対のｘ線源と前記第２の対のｘ線源が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置され、前記１対のｘ線検出器が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置された請求項２８に記載の画像化システム。
【請求項３０】
前記第１の対のｘ線源と前記第２の対のｘ線源が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置され、前記１対のｘ線検出器が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置された請求項２８に記載の画像化システム。
【請求項３１】
画像化システムであって、
第１のｘ線ビームと第２のｘ線ビームを画像化平面内に第１の分離で生成するための１対の可動ｘ線源であって、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが、第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置され、前記１対のｘ線源が、第３のｘ線ビームと第４のｘ線ビームを前記画像化平面内に第２の分離で生成し、前記第３のｘ線ビームと第４のｘ線ビームが第２の画像化中心で第２の角度で交差するように配置された１対の可動ｘ線源と、
前記第１のｘ線ビームと前記第３のｘ線ビームを検出するための第１のｘ線検出器、及び前記第２のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームを検出するための第２のｘ線検出器を備えた、前記画像化平面内の第３の分離の１対のｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項３２】
前記１対の可動ｘ線源が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置され、前記１対のｘ線検出器が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置された請求項３１に記載の画像化システム。
【請求項３３】
前記１対の可動ｘ線源が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置され、前記１対のｘ線検出器が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置された請求項３１に記載の画像化システム。
【請求項３４】
画像化システムであって、
第１のｘ線ビームを生成するための第１のｘ線源、及び第２のｘ線ビームを画像化平面内に第１の分離で生成するための第２のｘ線源であって、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置された第２のｘ線源を備えた１対の可動ｘ線源であって、その１対の可動ｘ線源が、第３のｘ線ビームと第４のｘ線ビームを前記画像化平面内に第２の分離で生成し、前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームが前記結合中心で第２の角度で交差するように配置された１対の可動ｘ線源と、
前記画像化平面内における第３の分離で前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームを検出し、かつ、前記画像化平面内における第４の分離で前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームを検出するための第１のｘ線検出器と第２のｘ線検出器を備えた１対の可動ｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項３５】
前記第１のｘ線源が、前記１対のｘ線検出器の前記第３の分離から前記１対のｘ線検出器の前記第４の分離まで前記第１のｘ線検出器の位置を追跡し、前記第２のｘ線源が、前記１対のｘ線検出器の前記第３の分離から前記１対のｘ線検出器の前記第４の分離まで前記第２のｘ線検出器の位置を追跡する請求項３４に記載の画像化システム。
【請求項３６】
データ処理システムによって実行されると、前記データ処理システムが、
基準処置フレーム内の第１の角度範囲からのターゲット組織の放射線処置を可能にするために、第１の位置に第１の画像化中心を確立するステップと、
前記基準処置フレーム内の第２の角度範囲からの前記ターゲット組織の放射線処置を可能にするために、第２の位置に第２の画像化中心を確立するステップと
を含む方法を実行することになる実行可能コンピュータ・プログラム命令を記憶した機械可読媒体。
【請求項３７】
前記第１の画像化中心を確立するステップが、第１の軸を有する第１の画像化ビームと第２の軸を有する第２の画像化ビームを生成するステップであって、前記第１の軸と前記第２の軸が第１の画像化平面を決め、前記第２の画像化ビームが、前記第１の位置で前記第１の画像化ビームと交差するよう、前記第１の画像化ビームに対して第１の角度で配置されるステップを含む請求項３６に記載の機械可読媒体。
【請求項３８】
前記第２の画像化中心を確立するステップが、第３の軸を有する第３の画像化ビームを前記第１の画像化平面に生成するステップであって、前記第３の画像化ビームが、前記第２の位置で前記第１の画像化ビームと交差するよう、前記第１の画像化ビームに対して第２の角度で配置されるステップを含む請求項３７に記載の機械可読媒体。
【請求項３９】
前記第３の画像化ビームが前記第２の画像化ビームに対して第３の角度で配置され、前記第１の画像化平面内の前記第２の画像化ビームと前記第３の画像化ビームの交点からなる第３の位置に第３の画像化中心を確立するステップをさらに含む請求項３８に記載の機械可読媒体。
【請求項４０】
前記第２の画像化中心を確立するステップが、第３の軸を有する第３の画像化ビームと第４の軸を有する第４の画像化ビームを生成するステップであって、前記第３の軸と前記第４の軸が第２の画像化平面を決め、前記第４の画像化ビームが、前記第２の位置で前記第３の画像化ビームと交差するよう、前記第３の画像化ビームに対して第２の角度で配置されるステップを含む請求項３７に記載の機械可読媒体。
【請求項４１】
前記第１の画像化平面及び前記第２の画像化平面が共面平面である請求項４０に記載の機械可読媒体。
【請求項４２】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面が非共面平面である請求項４０に記載の機械可読媒体。
【請求項４３】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第１の画像化中心に配置するステップと、
前記第１の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第２の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
第１の位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、第１の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第１の位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第１の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項３８に記載の機械可読媒体。
【請求項４４】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第２の画像化中心に配置するステップと、
前記第３の画像化ビームを使用して第３の画像を生成し、かつ、前記第１の画像化ビームを使用して第４の画像を生成するステップと、
第２の位置合せ結果を得るために、前記第３の画像と前記第４の画像を、第２の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第２の位置合せ結果を使用して前記放射線処置源を配置するステップと、
前記第２の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項４３に記載の機械可読媒体。
【請求項４５】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第３の画像化中心に配置するステップと、
前記第２の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第３の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、複数の基準画像に位置合せするステップと、
前記位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第３の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項３９に記載の機械可読媒体。
【請求項４６】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第１の画像化中心に配置するステップと、
前記第１の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第２の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
第１の位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、第１の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第１の位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第１の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項４０に記載の機械可読媒体。
【請求項４７】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第２の画像化中心に配置するステップと、
前記第３の画像化ビームを使用して第３の画像を生成し、かつ、前記第４の画像化ビームを使用して第４の画像を生成するステップと、
第２の位置合せ結果を得るために、前記第３の画像と前記第４の画像を、第２の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第２の位置合せ結果を使用して前記放射線処置源を配置するステップと、
前記第２の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項４６に記載の機械可読媒体。
【請求項４８】
放射線ターゲットへのアクセスを複数の処置角度から提供するために、複数の画像化位置で前記放射線ターゲットを画像化する手段と、
前記放射線ターゲットを前記複数の画像化位置に配置する手段と、
前記複数の処置角度から放射線処置を実施する手段と
を備えたシステム。
【請求項１】
放射線処置システムにおける立体画像化の方法であって、
基準処置フレーム内の第１の領域からのターゲット組織の放射線処置を可能にするために、第１の位置に第１の画像化中心を確立するステップと、
前記基準処置フレーム内の第２の領域からの前記ターゲット組織の放射線処置を可能にするために、第２の位置に第２の画像化中心を確立するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の画像化中心を確立するステップが、第１の軸を有する第１の画像化ビームと第２の軸を有する第２の画像化ビームとを生成するステップであって、前記第１の軸と前記第２の軸が第１の画像化平面を決め、前記第２の画像化ビームが、前記第１の位置で前記第１の画像化ビームと交差するよう、前記第１の画像化ビームに対して第１の角度で配置されるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の画像化中心を確立するステップが、第３の軸を有する第３の画像化ビームを前記第１の画像化平面に生成するステップであって、前記第３の画像化ビームが、前記第２の位置で前記第１の画像化ビームと交差するよう、前記第１の画像化ビームに対して第２の角度で配置されるステップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第３の画像化ビームが前記第２の画像化ビームに対して第３の角度で配置され、前記第１の画像化平面内の前記第２の画像化ビームと前記第３の画像化ビームの交点からなる第３の位置に第３の画像化中心を確立するステップをさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の画像化中心を確立するステップが、第３の軸を有する第３の画像化ビームと第４の軸を有する第４の画像化ビームとを生成するステップであって、前記第３の軸と前記第４の軸が第２の画像化平面を決め、前記第４の画像化ビームが、前記第２の位置で前記第３の画像化ビームと交差するよう、前記第３の画像化ビームに対して第２の角度で配置されるステップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面とが共面平面である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面とが非共面平面である請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ターゲット組織をほぼ前記第１の画像化中心に配置するステップと、
前記第１の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第２の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
第１の位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、第１の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第１の位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第１の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記ターゲット組織をほぼ前記第２の画像化中心に配置するステップと、
前記第３の画像化ビームを使用して第３の画像を生成し、かつ、前記第１の画像化ビームを使用して第４の画像を生成するステップと、
第２の位置合せ結果を得るために、前記第３の画像と前記第４の画像を、第２の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第２の位置合せ結果を使用して前記放射線処置源を配置するステップと、
前記第２の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ターゲット組織をほぼ前記第３の画像化中心に配置するステップと、
前記第２の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第３の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を複数の基準画像に位置合せするステップと、
前記位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第３の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記ターゲット組織をほぼ前記第１の画像化中心に配置するステップと、
前記第１の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第２の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
第１の位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、第１の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第１の位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第１の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記ターゲット組織をほぼ前記第２の画像化中心に配置するステップと、
前記第３の画像化ビームを使用して第３の画像を生成し、かつ、前記第４の画像化ビームを使用して第４の画像を生成するステップと、
第２の位置合せ結果を得るために、前記第３の画像と前記第４の画像を、第２の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第２の位置合せ結果を使用して前記放射線処置源を配置するステップと、
前記第２の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
画像化システムであって、
第１の軸を有する第１のｘ線ビームと第２の軸を有する第２のｘ線ビームを生成するための第１の対のｘ線源であって、前記第１の軸と前記第２の軸が第１の画像化平面を決め、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置された第１の対のｘ線源と、
第３の軸を有する第３のｘ線ビームと第４の軸を有する第４のｘ線ビームを生成するための第２の対のｘ線源であって、前記第３の軸と前記第４の軸が第２の画像化平面を決め、前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームが第２の画像化中心で第２の角度で交差するように配置された第２の対のｘ線源と、
前記第１の画像化平面内で、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームを検出するための第１の対のｘ線検出器と、
前記第２の画像化平面内で、前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームを検出するための第２の対のｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項１４】
前記第１の対のｘ線源が前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置され、前記第２の対のｘ線源が前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置され、前記第２の画像化中心が前記第１の画像化中心の上方に配置された請求項１３に記載の画像化システム。
【請求項１５】
前記第１の角度と前記第２の角度が同じ角度である請求項１４に記載の画像化システム。
【請求項１６】
前記第１の角度と前記第２の角度が９０度の角度である請求項１５に記載の画像化システム。
【請求項１７】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面が共面平面である請求項１４に記載の画像化システム。
【請求項１８】
前記第１の画像化平面が前記第２の画像化平面から一定の角度だけ回転している請求項１４に記載の画像化システム。
【請求項１９】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面が直交平面である請求項１４に記載の画像化システム。
【請求項２０】
前記第１の対のｘ線検出器が、前記第１の軸に対して第１の画像化角で配置された第１の画像化表面を有する第１のｘ線検出器、及び前記第２の軸に対して第２の画像化角で配置された第２の画像化表面を有する第２のｘ線検出器を備え、
前記第２の対のｘ線検出器が、前記第３の軸に対して第３の画像化角で配置された第３の画像化表面を有する第３のｘ線検出器、及び前記第４の軸に対して第４の画像化角で配置された第４の画像化表面を有する第４のｘ線検出器を備えた請求項１３に記載の画像化システム。
【請求項２１】
前記第１の画像化角、前記第２の画像化角、前記第３の画像化角、前記第４の画像化角の各々が直角である請求項２０に記載の画像化システム。
【請求項２２】
前記第１の画像化角、前記第２の画像化角、前記第３の画像化角、前記第４の画像化角の各々が鋭角である請求項１７に記載の画像化システム。
【請求項２３】
画像化システムであって、
第１の軸を有する第１のｘ線ビームを生成するための第１のｘ線源、及び画像化表面を有する、前記第１のｘ線ビームを検出するための第１のｘ線検出器と、
第２の軸を有する第２のｘ線ビームを生成するための第２のｘ線源、及び第２の画像化表面を有する、前記第２のｘ線ビームを検出するための第２のｘ線検出器であって、前記第１の軸と前記第２の軸が画像化平面を決め、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが前記画像化平面内の第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置された第２のｘ線検出器と、
第３の軸を有する第３のｘ線ビームを生成するための第３のｘ線源、及び第３の画像化表面を有する、前記第３のｘ線ビームを検出するための第３のｘ線検出器であって、前記第３のｘ線ビームが、前記画像化平面内の第２の画像化中心で第２の角度で前記第１のｘ線ビームと交差し、かつ、前記画像化平面内の第３の画像化中心で第３の角度で前記第２のｘ線ビームと交差するように配置された第３のｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項２４】
前記第１の画像化表面が前記第１の軸に対して第１の画像化角で配置され、前記第２の画像化表面が前記第２の軸に対して第２の画像化角で配置され、前記第３の画像化表面が前記第３の軸に対して第３の画像化角で配置された請求項２３に記載の画像化システム。
【請求項２５】
前記第１の画像化角、前記第２の画像化角、前記第３の画像化角の各々が直角である請求項２４に記載の画像化システム。
【請求項２６】
前記第１の画像化角、前記第２の画像化角、前記第３の画像化角のうちの１つ又は複数が、前記第１の画像化表面、前記第２の画像化表面、前記第３の画像化表面と水平平面内で整列するように選択される請求項２４に記載の画像化システム。
【請求項２７】
前記第１のｘ線源が可動ｘ線源であり、前記第１のｘ線検出器が可動ｘ線検出器であり、前記第１のｘ線源と前記第１のｘ線検出器が、前記画像化平面内における前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の位置を調整するための可動ｘ線源検出器対を備えた請求項２４に記載の画像化システム。
【請求項２８】
画像化システムであって、
第１のｘ線ビームと第２のｘ線ビームを画像化平面内に生成するための、第１の分離の第１の対のｘ線源であって、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置された第１の対のｘ線源と、
第３のｘ線ビームと第４のｘ線ビームを前記画像化平面内に生成するための、第２の分離の第２の対のｘ線源であって、前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームが第２の画像化中心で第２の角度で交差するように配置された第２の対のｘ線源と、
前記第１のｘ線ビームと前記第３のｘ線ビームを検出するための第１のｘ線検出器、及び前記第２のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームを検出するための第２のｘ線検出器を備えた、第３の分離の１対のｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項２９】
前記第１の対のｘ線源と前記第２の対のｘ線源が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置され、前記１対のｘ線検出器が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置された請求項２８に記載の画像化システム。
【請求項３０】
前記第１の対のｘ線源と前記第２の対のｘ線源が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置され、前記１対のｘ線検出器が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置された請求項２８に記載の画像化システム。
【請求項３１】
画像化システムであって、
第１のｘ線ビームと第２のｘ線ビームを画像化平面内に第１の分離で生成するための１対の可動ｘ線源であって、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが、第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置され、前記１対のｘ線源が、第３のｘ線ビームと第４のｘ線ビームを前記画像化平面内に第２の分離で生成し、前記第３のｘ線ビームと第４のｘ線ビームが第２の画像化中心で第２の角度で交差するように配置された１対の可動ｘ線源と、
前記第１のｘ線ビームと前記第３のｘ線ビームを検出するための第１のｘ線検出器、及び前記第２のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームを検出するための第２のｘ線検出器を備えた、前記画像化平面内の第３の分離の１対のｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項３２】
前記１対の可動ｘ線源が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置され、前記１対のｘ線検出器が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置された請求項３１に記載の画像化システム。
【請求項３３】
前記１対の可動ｘ線源が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の下方に配置され、前記１対のｘ線検出器が、前記第１の画像化中心と前記第２の画像化中心の上方に配置された請求項３１に記載の画像化システム。
【請求項３４】
画像化システムであって、
第１のｘ線ビームを生成するための第１のｘ線源、及び第２のｘ線ビームを画像化平面内に第１の分離で生成するための第２のｘ線源であって、前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームが第１の画像化中心で第１の角度で交差するように配置された第２のｘ線源を備えた１対の可動ｘ線源であって、その１対の可動ｘ線源が、第３のｘ線ビームと第４のｘ線ビームを前記画像化平面内に第２の分離で生成し、前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームが前記結合中心で第２の角度で交差するように配置された１対の可動ｘ線源と、
前記画像化平面内における第３の分離で前記第１のｘ線ビームと前記第２のｘ線ビームを検出し、かつ、前記画像化平面内における第４の分離で前記第３のｘ線ビームと前記第４のｘ線ビームを検出するための第１のｘ線検出器と第２のｘ線検出器を備えた１対の可動ｘ線検出器と
を備えた画像化システム。
【請求項３５】
前記第１のｘ線源が、前記１対のｘ線検出器の前記第３の分離から前記１対のｘ線検出器の前記第４の分離まで前記第１のｘ線検出器の位置を追跡し、前記第２のｘ線源が、前記１対のｘ線検出器の前記第３の分離から前記１対のｘ線検出器の前記第４の分離まで前記第２のｘ線検出器の位置を追跡する請求項３４に記載の画像化システム。
【請求項３６】
データ処理システムによって実行されると、前記データ処理システムが、
基準処置フレーム内の第１の角度範囲からのターゲット組織の放射線処置を可能にするために、第１の位置に第１の画像化中心を確立するステップと、
前記基準処置フレーム内の第２の角度範囲からの前記ターゲット組織の放射線処置を可能にするために、第２の位置に第２の画像化中心を確立するステップと
を含む方法を実行することになる実行可能コンピュータ・プログラム命令を記憶した機械可読媒体。
【請求項３７】
前記第１の画像化中心を確立するステップが、第１の軸を有する第１の画像化ビームと第２の軸を有する第２の画像化ビームを生成するステップであって、前記第１の軸と前記第２の軸が第１の画像化平面を決め、前記第２の画像化ビームが、前記第１の位置で前記第１の画像化ビームと交差するよう、前記第１の画像化ビームに対して第１の角度で配置されるステップを含む請求項３６に記載の機械可読媒体。
【請求項３８】
前記第２の画像化中心を確立するステップが、第３の軸を有する第３の画像化ビームを前記第１の画像化平面に生成するステップであって、前記第３の画像化ビームが、前記第２の位置で前記第１の画像化ビームと交差するよう、前記第１の画像化ビームに対して第２の角度で配置されるステップを含む請求項３７に記載の機械可読媒体。
【請求項３９】
前記第３の画像化ビームが前記第２の画像化ビームに対して第３の角度で配置され、前記第１の画像化平面内の前記第２の画像化ビームと前記第３の画像化ビームの交点からなる第３の位置に第３の画像化中心を確立するステップをさらに含む請求項３８に記載の機械可読媒体。
【請求項４０】
前記第２の画像化中心を確立するステップが、第３の軸を有する第３の画像化ビームと第４の軸を有する第４の画像化ビームを生成するステップであって、前記第３の軸と前記第４の軸が第２の画像化平面を決め、前記第４の画像化ビームが、前記第２の位置で前記第３の画像化ビームと交差するよう、前記第３の画像化ビームに対して第２の角度で配置されるステップを含む請求項３７に記載の機械可読媒体。
【請求項４１】
前記第１の画像化平面及び前記第２の画像化平面が共面平面である請求項４０に記載の機械可読媒体。
【請求項４２】
前記第１の画像化平面と前記第２の画像化平面が非共面平面である請求項４０に記載の機械可読媒体。
【請求項４３】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第１の画像化中心に配置するステップと、
前記第１の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第２の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
第１の位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、第１の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第１の位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第１の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項３８に記載の機械可読媒体。
【請求項４４】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第２の画像化中心に配置するステップと、
前記第３の画像化ビームを使用して第３の画像を生成し、かつ、前記第１の画像化ビームを使用して第４の画像を生成するステップと、
第２の位置合せ結果を得るために、前記第３の画像と前記第４の画像を、第２の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第２の位置合せ結果を使用して前記放射線処置源を配置するステップと、
前記第２の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項４３に記載の機械可読媒体。
【請求項４５】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第３の画像化中心に配置するステップと、
前記第２の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第３の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、複数の基準画像に位置合せするステップと、
前記位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第３の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項３９に記載の機械可読媒体。
【請求項４６】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第１の画像化中心に配置するステップと、
前記第１の画像化ビームを使用して第１の画像を生成し、かつ、前記第２の画像化ビームを使用して第２の画像を生成するステップと、
第１の位置合せ結果を得るために、前記第１の画像と前記第２の画像を、第１の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第１の位置合せ結果を使用して放射線処置源を配置するステップと、
前記第１の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項４０に記載の機械可読媒体。
【請求項４７】
前記方法が、
前記ターゲット組織をほぼ前記第２の画像化中心に配置するステップと、
前記第３の画像化ビームを使用して第３の画像を生成し、かつ、前記第４の画像化ビームを使用して第４の画像を生成するステップと、
第２の位置合せ結果を得るために、前記第３の画像と前記第４の画像を、第２の複数の基準画像と位置合せするステップと、
前記第２の位置合せ結果を使用して前記放射線処置源を配置するステップと、
前記第２の角度範囲から前記ターゲット組織に対する放射線処置を実施するステップと
をさらに含む請求項４６に記載の機械可読媒体。
【請求項４８】
放射線ターゲットへのアクセスを複数の処置角度から提供するために、複数の画像化位置で前記放射線ターゲットを画像化する手段と、
前記放射線ターゲットを前記複数の画像化位置に配置する手段と、
前記複数の処置角度から放射線処置を実施する手段と
を備えたシステム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００８−５４４８３３（Ｐ２００８−５４４８３３Ａ）
【公表日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２０３１６（Ｐ２００８−５２０３１６）
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２５７９４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／００２９２７
【国際公開日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（５０５００５６２５）アキュレイ・インコーポレーテッド (11)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２５７９４
【国際公開番号】ＷＯ２００７／００２９２７
【国際公開日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（５０５００５６２５）アキュレイ・インコーポレーテッド (11)
【Ｆターム（参考）】
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